JP2013149303A - 光ピックアップ装置用の対物レンズ、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクに対応し、さらにＣＤにおいてもワーキングディスタンスを確保するのに好適な対物レンズを提供。
【解決手段】（１）式により有効径が小さくとも、輪帯数を増大させて回折の近軸パワーを増大させることができるため、ＣＤに十分なワーキングディスタンスを確保できる。（２）式により第１光路差付与構造の段差量を低減して中央領域を通過する光の利用効率を高め、しかも中間領域において開口絞り機能を有する光路差付与構造を重畳させずとも、中間領域を通過した第３光束の集光位置をずらすことができるため、第２光路差付与構造の段差量を低減できる。１．９≦φ１≦３．０（１）ｄｔ＜５．０×λ１／（ｎ１−１））（２）但し、φ１：第１光ディスク使用時の有効径（mm）、ｄｔ：第１光路差付与構造及び前記第２光路差付与構造の段差量（ｎｍ）、ｎ１：対物レンズの素材における前記第１波長に対する屈折率
【選択図】図１

Description

本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生（記録／再生）を行える光ピックアップ装置、対物レンズ及び光情報記録再生装置に関する。

近年、光ピックアップ装置において、光ディスクに記録された情報の再生や、光ディスクへの情報の記録のための光源として使用されるレーザ光源の短波長化が進み、例えば、青紫色半導体レーザ等、波長３９０〜４２０ｎｍのレーザ光源が実用化されている。これら青紫色レーザ光源を使用すると、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）と同じ開口数（ＮＡ）の対物レンズを使用する場合で、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能となり、対物光学素子のＮＡを０．８５にまで高めた場合には、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、２３〜２５ＧＢの情報の記録が可能となる。

上述のようなＮＡ０．８５の対物レンズを使用する光ディスクの例として、ＢＤ（ブルーレイディスク）が挙げられる。光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＢＤでは、ＤＶＤ における場合よりも保護基板を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減している。

ところで、ＢＤに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、ＢＤに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、ＢＤ用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、ＢＤ用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、ＢＤとＤＶＤ、更にはＣＤの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。

ＢＤとＤＶＤ、更にはＣＤの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、ＢＤ用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。

従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、ＢＤ用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましい。そして、光ディスクに対向して配置される対物レンズを共通化することが光ピックアップ装置の構成の簡素化、低コスト化に最も有利となる。尚、記録／再生波長が互いに異なる複数種類の光ディスクに対して共通な対物レンズを得るためには、球面収差の波長依存性を有する回折構造を対物レンズに形成する必要がある。

特許文献１には、回折構造である２つの基礎構造を重畳してなる光路差付与構造を有し、３種類の光ディスクに対して共通に使用可能な対物レンズ、及びこの対物レンズを搭載した光ピックアップ装置が記載されている。

特許第４０３３２３９号明細書

ところで、ＢＤやＤＶＤに対して情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置において、従来から使用されていた据え置き型レコーダ等に搭載される、いわゆるハーフハイトと呼ばれる比較的厚めのタイプに対し、ノート型ＰＣや薄形テレビの背面等に搭載される、いわゆるスリムタイプと呼ばれる比較的薄めの光ピックアップ装置が開発されている。スリムタイプの光ピックアップ装置では、従来のハーフハイトタイプに比べ、対物レンズの有効径及び焦点距離を縮小してコンパクト化を図る必要がある。

ここで、特許文献１に開示された実施例では、有効径φが３．７４ｍｍと比較的大きい。しかるに、特許文献１の対物レンズを、スリムタイプの光ピックアップ装置に搭載できるよう単純に有効径を縮小すると、それに応じてＣＤ使用時のワーキングディスタンスが短くなり、回転する光ディスクに反りなどがあった場合、対物レンズとの干渉を招く恐れがある。尚、ワーキングディスタンスとは、光ディスクの表面から対物レンズの光ディスク側光学面の面頂点までの光軸方向の距離をいう。

本発明は、上述の課題を解決することを目的としたものであり、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換を共通の対物レンズで行うことを可能としつつ、基板厚が厚いＣＤにおいてもワーキングディスタンスを確保し、さらに、コンパクトな光ピックアップ装置並びに光情報記録再生装置及びそれに好適な対物レンズを提供することを目的とする。

請求項１に記載の対物レンズは、第１波長λ１（ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（ｎｍ）（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
前記対物レンズは単玉であり、
前記対物レンズの光学面は、中央領域と、前記中央領域の周りの中間領域と、前記中間領域の周りの周辺領域とを少なくとも有し、
前記中央領域は第１光路差付与構造を有し、
前記中間領域は第２光路差付与構造を有し、
前記対物レンズは、前記中央領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物レンズは、前記中間領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中間領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中間領域を通過する前記第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
前記対物レンズは、前記周辺領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、前記周辺領域を通過する前記第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
以下の式を満たすことを特徴とする。
１．９≦φ１≦３．０ （１）
ｄｔ＜５．０×λ１／（ｎ１−１）） （２）
但し、
φ１：前記対物レンズの前記第１光ディスク使用時の有効径（ｍｍ）
ｄｔ：前記第１光路差付与構造及び前記第２光路差付与構造の段差量（ｎｍ）
ｎ１：前記対物レンズの素材における前記第１波長に対する屈折率

対物レンズの有効径及び焦点距離を縮小しながらも、ＣＤ使用時のワーキングディスタンスを確保するには、回折の近軸パワーを増大させることが考えられる。ここで、回折の近軸パワーを増大させるには、光路差付与構造のピッチを小さくすればよいが、それにより輪帯数の増大を招く。しかし、輪帯数を増大させることには、以下のような問題点がある。

図１は、一例としてブレーズ形状の光路差付与構造を設けた対物レンズの断面図の一部を示す図である。図１において、対物レンズの光学面Ｓ上には、母非球面に沿って鋸歯状の輪帯Ｒが同心円状に形成されている。ここで、一つの輪帯Ｒに入射する光束を考えたとき、鋸歯の根本側に入射する光束ＬＢ１は、輪帯Ｒを通過することで、設計に基づく挙動を示し、対物レンズ内を進行するが、鋸歯の先端側に入射する光束ＬＢ２（ハッチングで示す）は、輪帯Ｒに入射した後、その内側側面（段差面）ＳＰで外方に反射させられてしまうという、いわゆる「影の効果」が生じる。かかる影の効果により、光束ＬＢ２は、光ディスクの情報記録面に集光されず、その分、光の利用効率の低下を招くこととなる。影の効果は、対物レンズが高ＮＡである場合、特に影響が顕著になる。加えて、成形技術上の問題から、鋸歯状の輪帯の先端や根元の近傍の形状は、設計形状に対し成形誤差が生じやすく、これにより散乱光を増加させてしまうため、光の利用効率の低下を招く。つまり、光路差付与構造の輪帯数を増大させると、影の効果及び成形誤差といった各々の輪帯について光の利用効率の低下を招く要因が生じるため、それに応じて光の利用効率が低下することとなる。

これに対し、本発明者は鋭意研究の結果、光路差付与構造の段差量を低減することにより、光の利用効率を高めることができることを見出した。つまり、光路差付与構造の段差量が小さくなれば、影の効果において、図１の光束ＬＢ２の幅が狭くなり、また光路差付与構造の段差量が小さければ、その分成形不良も生じにくくなるから、その相乗効果により、例え輪帯数が増大したとしても、光の利用効率を確保することができる。しかしながら、光路差付与構造の段差量は、例えば開口絞り機能により下限が定められるので、かかる機能を無視して単純に減少させることはできない。

そこで、本発明者は、光路差付与構造の機能について再度検討した。対物レンズの中間領域を通過した第３光束を、第３光ディスクの情報記録面に集光させずフレア光とすることにより、いわゆる開口絞り機能を発揮させることができる。その場合、第３光束のみフレア光とするために、対物レンズの中間領域を通過した第１光束及び第２光束については回折機能を発揮させず、第３光束についてのみ±１次光を発生する回折機能を発揮させる光路差付与構造（０／０／±１構造）を重畳して設けることが考えられる。しかるに、このような開口絞り機能を発揮させるためには、第１光束の第１波長λ１の約５倍≒第２光束の第２波長λ２の約３倍≒第３光束の第３波長λ３の約２．５倍の光路差を付与する高さの段差を光路差付与構造（この場合、２レベルの階段型形状、即ち、バイナリ形状）に与える必要があるが、これにより光路差付与構造の段差量は、大きなものとなってしまう。特に、上述したような小径であって近軸パワーを強くしたために輪帯数が増加した対物レンズにおいては、このような大きな段差量を有する光路差付与構造を設けることは、上述した影の効果や成形誤差などの問題が特に大きくなるため好ましくない。

これに対し、本発明者は更に研究の結果、有効径が３ｍｍより大きいような大径の対物レンズの場合は回折の近軸パワーが通常弱いため、０／０／±１等の段差量が大きい構造を中間領域に設けずして第３光束のみフレア光とすることが困難であるが、小径の対物レンズの場合、小径化に伴う回折の近軸パワーの増大を利用して、中間領域に開口絞り機能を有する光路差付与構造として大きな段差量を有する光路差付与構造を設けなくても、中間領域を通過した第３光束をフレア化させることができることを見出した。即ち、（１）式を満たすような有効径が小さい対物レンズの場合、小径化に伴う近軸パワーの増大を利用し、第３光ディスク使用時における十分なワーキングディスタンス（例えば第３光ディスクをＣＤとしたときに０．２ｍｍ以上）を確保しつつ、更に（２）式を満たすような低い段差量の第２光路差付与構造による第３光ディスクにおけるフレア出しが可能となるため、影の効果や成形誤差の影響を低減でき、光利用効率の高い対物レンズを得ることが可能となることを、本発明者は見出した。しかも、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造の段差量が高くないため、波長変動時の回折効率の変動も低減することができる。

また、０／０／±１構造を中間領域に設けて第３光束のみフレア出しをする場合、第３光束において、＋１次回折光と−１次回折光とが略等量発生してしまうため、光束が往路と復路とで往復すると、フレア光となるはずの往路の＋１次回折光と復路の−１次回折光とが互いに影響しあい、光検出器上で記録／再生に用いられるメインスポットに当該フレア光がかぶってしまうという可能性があったため、この観点からも、中間領域に０／０／±１の構造を設けてフレア出しをすることは可能であれば避けたいという要望もあった。

さらに、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３互換対物レンズ特有の課題であるＣＤにおけるワーキングディスタンスを確保するという課題を解決するためには、上述したように近軸パワーを大きくする必要があるが、近軸パワーを強くすると、ＤＶＤにおける波長特性が悪化してしまうという課題が生じる。しかしながら、（１）式を満たすような、小径の対物レンズであれば、焦点距離が短いため、ＤＶＤにおける波長特性の悪化の影響が小さいため、好ましい。

加えて、（１）式を満たすような有効径を対物レンズに持たせることで、スリムタイプの光ピックアップ装置に好適な焦点距離を得ることができる。

請求項２に記載の対物レンズは、請求項１に記載の発明において、前記第１光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた構造であることを特徴とする。

第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせて第１光路差付与構造を構成することにより、単一の基礎構造（例えば、単一の階段型構造）で第１光路差付与構造を構成する場合よりも、設計の自由度を増大することができる。そのため、式（１）を満たす小径の対物レンズであっても、３種類の光ディスクに対する互換性能を維持しつつ、近軸パワーを大きくする設計を得ることが可能となる。即ち、単一の基礎構造（例えば、単一の階段型構造）で第１光路差付与構造を形成する場合に比して、第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた第１光路差付与構造は、小径の対物レンズに有利である。

請求項３に記載の対物レンズは、請求項２に記載の発明において、前記第１基礎構造はブレーズ型構造であり、その段差が光軸とは逆の方向を向いており、前記第２基礎構造はブレーズ型構造であり、その段差が光軸の方向を向いていることを特徴とする。

本発明によれば、光軸を含む断面上において、第１基礎構造と第２基礎構造の向きを、光軸を基準として逆向きに配置したので、それにより重畳された光路差付与構造の段差量を低減できる。

請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項３に記載の発明において、前記第１基礎構造は、前記第１基礎構造を通過した第１光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第３光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造は、前記第２基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。

比較的低次の回折光を用いることで、高い回折効率を確保することができる。また、波長変動時の回折効率の変動を低減できる。

請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第２光路差付与構造は、第３基礎構造と第４基礎構造のみを重ね合わせた構造であり、前記第３基礎構造はブレーズ型構造であり、その段差が光軸とは逆の方向を向いており、前記第４基礎構造はブレーズ型構造であり、その段差が光軸の方向を向いていることを特徴とする。

本発明によれば、光軸を含む断面上において、第３基礎構造と第４基礎構造の向きを、光軸を基準として逆向きに配置したので、それにより重畳された光路差付与構造の段差量を低減できる。又、重畳は第３基礎構造と第４基礎構造に限ることで、重畳された光路差付与構造の段差量を低減できる。

請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項５に記載の発明において、前記第３基礎構造は、前記第３基礎構造を通過した第１光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第３基礎構造を通過した第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第３基礎構造を通過した第３光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第４基礎構造は、前記第４基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第４基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第４基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることを特徴とする。

比較的低次の回折光を用いることで、高い回折効率を確保することができる。また、波長変動時の回折効率の変動を低減できる。

請求項７に記載の対物レンズは、第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
前記対物レンズの光学面は、中央領域と、前記中央領域の周りの中間領域と、前記中間領域の周りの周辺領域とを少なくとも有し、
前記中央領域は第１光路差付与構造を有し、
前記中間領域は第２光路差付与構造を有し、
前記対物レンズは、前記中央領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
前記対物レンズは、前記中間領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中間領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中間領域を通過する前記第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
前記対物レンズは、前記周辺領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、前記周辺領域を通過する前記第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
前記第１光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた構造であり、
前記第１基礎構造は、前記第１基礎構造を通過した第１光束のＸ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第２光束のＹ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第３光束のＺ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
前記Ｘは、奇数の整数であり、
前記第１基礎構造はブレーズ型構造であり、
少なくとも前記中央領域の光軸付近に設けられる前記第１基礎構造は、その段差が光軸とは逆の方向を向いており、
前記第２基礎構造は、前記第２基礎構造を通過した第１光束のＬ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第２光束のＭ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第３光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
前記Ｌは、偶数の整数であり、
前記第２基礎構造はブレーズ型構造であり、
少なくとも前記中央領域の光軸付近に設けられる前記第２基礎構造は、その段差が光軸の方向を向いており、
前記第２光路差付与構造は、第１光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする基礎構造を重畳しておらず、
以下の式を満たすことを特徴とする。
１．９≦φ１≦３．０ （１）
但し、
φ１：前記対物レンズの前記第１光ディスク使用時の有効径（ｍｍ）

本発明者は鋭意研究の結果、有効径が３ｍｍより大きいような大径の対物レンズの場合は回折の近軸パワーが通常弱いため、０／０／±１等の段差量が大きい構造を中間領域に設けずして第３光束のみフレア光とすることが困難であるが、小径の対物レンズの場合、小径化に伴う回折の近軸パワーの増大を利用して、中間領域に開口絞り機能を有する光路差付与構造として大きな段差量を有する光路差付与構造を設けなくても、中間領域を通過した第３光束をフレア化させることができることを見出した。即ち、（１）式を満たすような有効径が小さい対物レンズの場合、小径化に伴う近軸パワーの増大を利用し、第３光ディスク使用時における十分なワーキングディスタンス（例えば第３光ディスクをＣＤとしたときに０．２ｍｍ以上）を確保しつつ、高い段差量を有する０／０／±１の構造を有さない第２光路差付与構造による第３光ディスクにおけるフレア出しが可能となるため、影の効果や成形誤差の影響を低減でき、光利用効率の高い対物レンズを得ることが可能となる。しかも、第２光路差付与構造の段差量が高くないため、波長変動時の回折効率の変動も低減することができる。

また、０／０／±１の構造を中間領域に設けて第３光束のみフレア出しをする場合、第３光束において、＋１次回折光と−１次回折光とが略等量発生してしまうため、光束が往路と復路とで往復すると、往路の＋１次回折光と復路の−１次回折光とが打ち消し合ってしまい、光検出器上で記録／再生に用いられるメインスポットにフレア光がかぶってしまうという可能性があったため、この観点からも、中間領域に０／０／１の構造を設けてフレア出しをすることは可能であれば避けたいという要望もあった。

さらに、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３互換対物レンズ特有の課題であるＣＤにおけるワーキングディスタンスを確保するという課題を解決するためには、上述したように近軸パワーを大きくする必要があるが、近軸パワーを強くすると、ＤＶＤにおける波長特性が悪化してしまうという課題が生じる。しかしながら、（１）式を満たすような、小径の対物レンズであれば、焦点距離が短いため、ＤＶＤにおける波長特性の悪化の影響が小さいため、好ましい。

更に本発明者は、鋭意研究の結果、波長λ１の青紫色レーザの光束における回折次数が奇数次数となる基礎構造の段差の向きを光軸と逆方向に向けることにより、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換で用いるような軸上厚が厚い厚肉の対物レンズにおいても、ＣＤ使用時にワーキングディスタンスを十分確保することが可能となることを見出した。

加えて、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換を達成するために基礎構造を重畳する(重ね合わせる)場合に、本発明者は、青紫色レーザの光束における回折次数が奇数次数となる基礎構造の段差の向きを光軸と逆方向に向け、更に、青紫色レーザの光束における回折次数が偶数次数となる基礎構造の段差の向きを光軸の方向に向けて重ね合わせることにより、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換使用を可能としつつ、重ね合わせた後の段差の高さが高くなることを抑制でき、それに伴い、製造誤差などに因る光量ロスを抑えることが可能となると共に、波長変動時の回折効率の変動を抑えることが可能となることを見出した。これらの効果によって、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの記録／再生も、共通の対物レンズで良好に行うことが可能となるものである。

また、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の何れの光ディスクに対しても高い光利用効率を維持できる、光利用効率のバランスが取れた対物レンズを提供することも可能となる。

加えて、波長が長波長側に変動した際に収差をアンダー（補正不足）の方向に変化させることが可能となる。これにより、光ピックアップ装置の温度が上昇した際に発生する収差を抑えることが可能となり、対物レンズがプラスチック製である場合に、温度変化時においても安定した性能を維持できる対物レンズを提供することが可能となる。

更に、（１）式を満たすような有効径を対物レンズに持たせることで、スリムタイプの光ピックアップ装置に好適な焦点距離を得ることができる。

請求項８に記載の対物レンズは、請求項７に記載の発明であって、前記Ｌは、絶対値が４以下の偶数であり、前記Ｘは、絶対値が５以下の奇数であることを特徴とする。

請求項９に記載の対物レンズは、請求項７又は８に記載の発明であって、（Ｘ，Ｙ、Ｚ）＝（−１，−１，−１）且つ（Ｌ，Ｍ、Ｎ）＝（２，１，１）であることを特徴とする。

請求項１０に記載の対物レンズは、請求項７乃至９のいずれかに記載の発明であって、前記中央領域に設けられる前記第１基礎構造は、全ての段差が光軸とは逆の方向を向いていることを特徴とする。

請求項１１に記載の対物レンズは、請求項７乃至９のいずれかに記載の発明であって、前記中央領域の前記中間領域付近に設けられる前記第１基礎構造は、段差が光軸の方向を向いていることを特徴とする。

請求項１２に記載の対物レンズは、請求項７乃至１１のいずれかに記載の発明であって、前記中央領域に設けられる前記第２基礎構造は、全ての段差が光軸の方向を向いていることを特徴とする。

請求項１３に記載の対物レンズは、請求項７乃至１２のいずれかに記載の発明であって、前記中央領域の前記中間領域付近に設けられる前記第２基礎構造は、段差が光軸とは逆の方向を向いていることを特徴とする。

請求項１４に記載の対物レンズは、請求項１乃至１３のいずれかに記載の発明であって、波長が長くなった際に発生する３次球面収差及び５次球面収差が何れもアンダー（補正不足）であることを特徴とする。

上記構成にすることにより、光ピックアップ装置の温度が上昇した際に発生する収差を抑えることが可能となり、対物レンズがプラスチック製である場合に、温度変化時においても安定した性能を維持できる対物レンズを提供することが可能となる。

請求項１５に記載の対物レンズは、請求項１乃至１４のいずれかに記載の発明において、少なくとも前記中央領域の光軸付近に設けられている前記第１光路差付与構造は、光軸とは逆の方向を向いている段差と、光軸の方向を向いている段差とを共に有し、
前記光軸とは逆の方向を向いている段差の段差量ｄ１１と、前記光軸の方向を向いている段差の段差量ｄ１２とが、以下の条件式（３）、（４）を満たすことを特徴とする。
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （３）
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１２＜１．５・（２λ１／（ｎ−１）） （４）
但し、ｎは、λ１における対物レンズの屈折率を表す。

上記発明によって,例えばＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換使用を共通の対物レンズで行うことを可能としつつ,さらに,対物レンズに設けられる段差量を低<しているため,製造誤差が少なく,そのため光量ロスが少なく,さらに波長変動時においても回折効率が安定した対物レンズを提供することが可能となる。又,例えばＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの何れに対しても高い光利用効率を維持できる光利用効率のバランスがとれた対物レンズを提供することが可能となる。

請求項１６に記載の対物レンズは、請求項１５に記載の発明において、前記中央領域の全ての領域において前記条件式（３）、（４）を満たすことを特徴とする。

請求項１７に記載の対物レンズは、請求項１５又は１６に記載の発明において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （３）”
０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１２＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （４）”

請求項１８に記載の対物レンズは、請求項１７に記載の発明において、前記中央領域の全ての領域において前記条件式（３）”、（４）”を満たすことを特徴とする。

請求項１９に記載の対物レンズは、請求項１乃至１８のいずれかに記載の発明において、前記中央領域において、前記光軸とは逆の方向を向いている段差の数が、前記光軸の方向を向いている段差の数に比べて多いことを特徴とする。

第３光ディスクの記録／再生の際に,第１光路差付与構造を通過した第３光束は,主に記録／再生に用いられるのに必要な回折光となるが,一部,記録／再生に用いられない不要な回折光が発生する。第１光路差付与構造のピッチを細かくすることにより,特に好ましくは,光軸とは逆の方向を向いている段差の数を多くし,そのピッチを細かくすることにより、当該不要な回折光の集光位置を,必要な回折光の集光位置と離すことが可能となり,受光素子に不要な回折光が集光してしまい誤検出を生じることを防止でき,好ましい。また,ＣＤにおけるワーキングディスタンスをより一層確保しやすくなる点でも好ましい。

請求項２０に記載の対物レンズは、請求項１乃至１９のいずれかに記載の発明において、前記第２光路差付与構造は、少なくとも第３基礎構造と第４基礎構造とを重ね合わせた構造であり、第３基礎構造は、第３基礎構造を通過した第１光束のＡ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３基礎構造を通過した第２光束のＢ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３基礎構造を通過した第３光束のＣ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第４基礎構造は、第４基礎構造を通過した第１光束のＤ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第４基礎構造を通過した第２光束のＥ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第４基礎構造を通過した第３光束のＦ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、以下の式（１７）、（１８）、（１９）、（２０）を満たすことを特徴とする。
Ｘ＝Ａ （１７）
Ｙ＝Ｂ （１８）
Ｌ＝Ｄ （１９）
Ｍ＝Ｅ （２０）

上記構成によって、第１光ディスクと第２光ディスクの記録／再生時に、中央領域と中間領域において位相ずれが発生することを防止できるため好ましい。

請求項２１に記載の対物レンズは、請求項２０に記載の発明において、前記周辺領域の前記第２光路差付与構造は、光軸とは逆の方向を向いている段差と、光軸の方向を向いている段差とを共に有し、前記周辺領域において、前記光軸とは逆の方向を向いている段差の段差量ｄ２１と、前記光軸の方向を向いている段差の段差量ｄ２２とが、以下の条件式（２１）、（２２）を満たすことを特徴とする。
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ２１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （２１）
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ２２＜１．５・（２λ１／（ｎ−１）） （２２）
但し、ｎは、λ１における対物レンズの屈折率を表す。

請求項２２に記載の対物レンズは、請求項２１に記載の発明において、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （２１）´
０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１２＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （２２）´

請求項２３に記載の対物レンズは、請求項１乃至２２のいずれかに記載の発明において、前記第１基礎構造を光路差関数で表したとき、最も低次項の係数Ｂ２が以下の式を満たすことを特徴とする。
１００＜Ｂ２＜２５０ （５）

これにより、第１光路差付与構造の回折の近軸パワーを増大できるので、ＣＤ使用時のワーキングディスタンスを確保し、中間領域を通過した第３光束の集光位置を、中央領域を通過した第３光束の集光位置に対して光軸方向に離すことができる。

請求項２４に記載の対物レンズは、請求項１乃至２３のいずれかに記載の発明において、前記対物レンズに形成された輪帯数ＲＮは、１５０以上２５０以下であることを特徴とする。

輪帯数ＲＮを増やすことで、回折ピッチを減少させ、第１光路差付与構造の回折の近軸パワーを増大できるので、ＣＤ使用時のワーキングディスタンスを確保し、中間領域を通過した第３光束の集光位置を、中央領域を通過した第３光束の集光位置に対して光軸方向に離すことができる。また、上記輪帯数の範囲のように、輪帯数が多い場合は、段差量が高い段差を設けることの課題がより顕著になるが、本発明は、そのような大きな課題を解決することが可能となる。

請求項２５に記載の対物レンズは、請求項１乃至２４のいずれかに記載の発明であって、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
１．０≦ｄ／ｆ１≦１．５ （６）
但し、ｄは、前記対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）を表し、ｆ１は、前記第１光束における前記対物レンズの焦点距離を表す。

ＢＤのような短波長、高ＮＡの光ディスクに対応させる場合、対物レンズにおいて、非点収差が発生しやすくなり、偏心コマ収差も発生しやすくなるという課題が生じるが、上記構成により非点収差や偏心コマ収差の発生を抑制することが可能となる。

また、条件式（６）を満たすことにより、対物レンズの軸上厚が厚めの厚肉対物レンズになるため、ＣＤの記録／再生時におけるワーキングディスタンスが短くなりがちになるにも拘わらず、請求項１、７の発明によればワーキングディスタンスを十分に確保できるため、本発明の効果がより顕著なものとなる。

請求項２６に記載の対物レンズは、請求項１乃至２５のいずれかに記載の発明であって、前記第１波長における軸上色収差が０．９μｍ／ｎｍ以下であることを特徴とする。

本発明者は鋭意研究の結果,ＣＤにおけるワーキングディスタンスをより一層確保するために、基礎構造における負のパワーを強めることに思い至った。かかる場合,ＢＤ使用時に奇数次数を発生させる回折のピッチを細かくすることで,基礎構造における負のパワーを強めることはできる。しかしながら,その場合,その代わり軸上色収差が比較的大きくなるというトレードオフの特性を持つことも併せて見出した。ところで,半導体レーザによっては,高周波重畳に起因して波長スペクトルがブロード化(基準波長に対して上下に帯域を持つ)するということがあるが,波長スベクトルがブロード化した光束を,軸上色収差が比較的大きな対物レンズに入射させると,集光スポットのプロファイルにおけるサイドローブが増大し,クロストーク等が発生しやすくなるという問題があることがわかった。

そこで,軸上色収差を０．９μｍ／ｎｍ以下に抑制するような回折ピッチで第1光路差付与構造、特に,第1基礎構造を形成することにより,高周波重畳に起因して波長スペクトルがブロード化した半導体レーザを用いた場合でも,クロストーク等の発生を効果的に抑制できる。

請求項２７に記載の対物レンズは、請求項２２に記載の発明であって、前記第１波長における前記軸上色収差が０．４μｍ／ｎｍ以上であることを特徴とする。

上記発明により,第１基礎構造の回折ピッチを細かくしすぎることがなく,それでいて,ＣＤにおける十分なワーキングディスタンスを確保できる。

請求項２８に記載の対物レンズは、請求項１乃至２７のいずれかに記載の発明であって、前記中央領域の前記第１光路差付与構造の最小ピッチｐと、第１波長λ１における前記対物レンズの焦点距離ｆ１との比が以下の式を満たすことを特徴とする。
０.００２≦ｐ／ｆ１≦０.００４ (７)

上記条件式（７）を満たすことにより,ＣＤにおける十分なワーキングディスタンスを確保しつつ,軸上色収差を抑制し,高周波重畳に起因して波長スペクトルがブロード化した半導体レーザを用いた場合でも,クロストーク等の発生を効果的に抑制でき,しかも,不要な回折光の集光位置を,必要な回折光の集光位置と離すことが可能となり,受光素子に不要な回折光が集光してしまい誤検出を生じることを防止できる。

請求項２９に記載の対物レンズは、請求項２８に記載の発明であって、前記中央領域の前記第１光路差付与構造の最小ピッチが１０μｍ以下であることを特徴とする。

第３光ディスクの記録／再生の際に,第1光路差付与構造を通過した第3光来は,主に記録／再生に用いられるのに必要な回折光となるが,一部,記録／再生に用いられない不要な回折光が発生する。第1光路差付与構造のピッチを細かくすることにより,特に好ましくは,第1基礎構造のピッチを細かくすることにより,当該不要な回折光の集光位置を,必要な回折光の集光位置と離すことが可能となり、受光素子に不要な回折光が受光されてしまうことによる誤検出を防止出来、好ましい。

請求項３０に記載の対物レンズは、請求項１乃至２９のいずれかに記載の発明であって、以下の条件式（８）、（９）、（１０）を満たすことを特徴とする。
−０．０１＜ｍ１＜０．０１ （８）
−０．０１＜ｍ２＜０．０１ （９）
−０．０１＜ｍ３＜０．０１ （１０）
但し、ｍ１は、前記第１光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの倍率を表し、ｍ２は、前記第２光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの倍率を表し、ｍ３は、前記第３光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの倍率を表す。

請求３１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１乃至３０のいずれかに記載の対物レンズを有することを特徴とする。

請求項３２に記載の光情報記録再生装置は、請求項３１に記載の光ピックアップ装置を有することを特徴とする。

本発明に係る光ピックアップ装置は、第１光源、第２光源、第３光源の少なくとも３つの光源を有する。さらに、本発明の光ピックアップ装置は、第１光束を第１光ディスクの情報記録面上に集光させ、第２光束を第２光ディスクの情報記録面上に集光させ、第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光させるための集光光学系を有する。また、本発明の光ピックアップ装置は、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクの情報記録面からの反射光束を受光する受光素子を有する。

第１光ディスクは、厚さがｔ１の保護基板と情報記録面とを有する。第２光ディスクは厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板と情報記録面とを有する。第３光ディスクは、厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板と情報記録面とを有する。第１光ディスクがＢＤであり、第２光ディスクがＤＶＤであり、第３光ディスクがＣＤであることが好ましいが、これに限られるものではない。なお、第１光ディスク、第２光ディスク又は第３光ディスクは、複数の情報記録面を有する複数層の光ディスクでもよい。

本明細書において、ＢＤとは、波長３９０〜４１５ｎｍ程度の光束、ＮＡ０．８〜０．９程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．０５〜０．１２５ｍｍ程度であるＢＤ系列光ディスクの総称であり、単一の情報記録層のみ有するＢＤや、２層又はそれ以上の情報記録層を有するＢＤ等を含むものである。更に、本明細書においては、ＤＶＤとは、ＮＡ０．６０〜０．６７程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが０．６ｍｍ程度であるＤＶＤ系列光ディスクの総称であり、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ− Ａｕｄｉｏ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等を含む。また、本明細書においては、ＣＤとは、ＮＡ０．４５〜０．５１程度の対物レンズにより情報の記録／再生が行われ、保護基板の厚さが１．２ｍｍ 程度であるＣＤ系列光ディスクの総称であり、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ａｕｄｉｏ、ＣＤ−Ｖｉｄｅｏ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等を含む。尚、記録密度については、ＢＤの記録密度が最も高く、次いでＤＶＤ、ＣＤの順に低くなる。

なお、保護基板の厚さｔ１、ｔ２、ｔ３に関しては、以下の条件式（１１）、（１２）、（１３）を満たすことが好ましいが、これに限られない。尚、ここで言う、保護基板の厚さとは、光ディスク表面に設けられた保護基板の厚さのことである。即ち、光ディスク表面から、表面に最も近い情報記録面までの保護基板の厚さのことをいう。

０．０５０ｍｍ ≦ ｔ１ ≦ ０．１２５ｍｍ （１１）
０．５ｍｍ ≦ ｔ２ ≦ ０．７ｍｍ （１２）
１．０ｍｍ ≦ ｔ３ ≦ １．３ｍｍ （１３）

本明細書において、第１光源、第２光源、第３光源は、好ましくはレーザ光源である。レーザ光源としては、好ましくは半導体レーザ、シリコンレーザ等を用いることが出来る。第１光源から出射される第１光束の第１波長λ１、第２光源から出射される第２光束の第２波長λ２（λ２＞λ１）、第３光源から出射される第３光束の第３波長λ３（λ３＞λ２）は以下の条件式（１４）、（１５） を満たすことが好ましい。
１．５・λ１ ＜ λ２ ＜ １．７・λ１ （１４）
１．８・λ１ ＜ λ３ ＜ ２．０・λ１ （１５）

また、第１光ディスク、第２光ディスク、第３光ディスクとして、それぞれ、ＢＤ、ＤＶＤ及びＣＤが用いられる場合、第１光源の第１波長λ１は好ましくは、３５０ｎｍ 以上、４４０ｎｍ以下、より好ましくは、３９０ｎｍ以上、４１５ｎｍ以下であって、第２光源の第２波長λ２は好ましくは５７０ｎｍ以上、６８０ｎｍ以下、より好ましくは、６３０ｎｍ以上、６７０ｎｍ以下であって、第３光源の第３波長λ３は好ましくは、７５０ｎｍ以上、８８０ｎｍ以下、より好ましくは、７６０ｎｍ以上、８２０ｎｍ以下である。

尚,レーザ光源が高周波重畳を行うタイプであると,クロストーク等が発生する危険性が生じるが,軸上色収差を０．９μｍ／ｎｍ以下にすることによって,そのような高周波重畳を行うレーザ光源であっても,クロストークなどの発生を防止できるため好ましい。又,出射される光束の波長スペクトルの半値全幅(ピーク値の半値における波長スペクトルの全幅)が０．５nm以上のレーザ光源(好ましくは波長の異なる３つの光源全て)を用いると,クロストークなどの課題はより大きなものとなるが,軸上色収差を０．９μｍ／ｎｍ以下にすることによって,問題なく使用できるため好ましい。

また、第１光源、第２光源、第３光源のうち少なくとも２つの光源をユニット化してもよい。ユニット化とは、例えば第１光源と第２光源とが１パッケージに固定収納されているようなものをいう。また、光源に加えて、後述する受光素子を１パッケージ化してもよい。

受光素子としては、フォトダイオードなどの光検出器が好ましく用いられる。光ディスクの情報記録面上で反射した光が受光素子へ入射し、その出力信号を用いて、各光ディスクに記録された情報の読み取り信号が得られる。さらに、受光素子上のスポットの形状変化、位置変化による光量変化を検出して、合焦検出やトラック検出を行い、この検出に基づいて、合焦、トラッキングのために対物レンズを移動させることが出来る。受光素子は、複数の光検出器からなっていてもよい。受光素子は、メインの光検出器とサブの光検出器を有していてもよい。例えば、情報の記録再生に用いられるメイン光を受光する光検出器の両脇に２つのサブの光検出器を設け、当該２つのサブの光検出器によってトラッキング調整用のサブ光を受光するような受光素子としてもよい。また、受光素子は各光源に対応した複数の受光素子を有していてもよい。

集光光学系は、対物レンズを有する。集光光学系は、対物レンズの他にコリメータ等のカップリングレンズを有していることが好ましい。カップリングレンズとは、対物レンズと光源の間に配置され、光束の発散角を変える単レンズ又はレンズ群のことをいう。コリメータは、カップリングレンズの一種で、コリメータに入射した光を平行光にして出射するレンズである。本明細書において、対物レンズとは、光ピックアップ装置において光ディスクに対向する位置に配置され、光源から射出された光束を光ディスクの情報記録面上に集光する機能を有する光学系を指す。対物レンズは、二つ以上の複数のレンズ及び／又は光学素子から構成されていてもよいし、単玉のレンズのみからなっていてもよいが、好ましくは単玉の凸レンズからなる対物レンズである。また、対物レンズは、ガラスレンズであってもプラスチックレンズであっても、又は、ガラスレンズの上に光硬化性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂などで光路差付与構造を設けたハイブリッドレンズであってもよい。対物レンズが複数のレンズを有する場合は、ガラスレンズとプラスチックレンズを混合して用いてもよい。対物レンズが複数のレンズを有する場合、光路差付与構造を有する平板光学素子と非球面レンズ（光路差付与構造を有していてもいなくてもよい）の組み合わせであってもよい。また、対物レンズは、屈折面が非球面であることが好ましい。また、対物レンズは、光路差付与構造が設けられるベース面が非球面であることが好ましい。

また、対物レンズをガラスレンズとする場合は、ガラス転移点Ｔｇが５００℃以下、更に好ましくは４００℃以下であるガラス材料を使用することが好ましい。ガラス転移点Ｔｇが５００℃以下であるガラス材料を使用することにより、比較的低温での成形が可能となるので、金型の寿命を延ばすことが出来る。このようなガラス転移点Ｔｇが低いガラス材料としては、例えば（株）住田光学ガラス製のＫ−ＰＧ３２５や、Ｋ−ＰＧ３７５（共に製品名）がある。

ところで、ガラスレンズは一般的に樹脂レンズよりも比重が大きいため、対物レンズをガラスレンズとすると、重量が大きくなり対物レンズを駆動するアクチュエータに負担がかかる。そのため、対物レンズをガラスレンズとする場合には、比重が小さいガラス材料を使用するのが好ましい。具体的には、比重が４．０以下であるのが好ましく、更に好ましくは比重が３．０以下であるものである。

加えて、ガラスレンズを成形して製作する際に重要となる物性値の一つが線膨脹係数ａである。仮にＴｇが４００℃以下の材料を選んだとしても、プラスチック材料と比較して室温との温度差は依然大きい。線膨脹係数ａが大きい硝材を用いてレンズ成形を行った場合、降温時に割れが発生しやすくなる。硝材の線膨脹係数ａは、２００（１０Ｅ−７／Ｋ）以下にあることが好ましく、さらに好ましくは１２０以下であることである。

また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合は、環状オレフィン系の樹脂材料等の脂環式炭化水素系重合体材料を使用するのが好ましい。また、当該樹脂材料は、波長４０５ｎｍに対する温度２５℃ での屈折率が１．５４乃至１．６０の範囲内であって、−５℃から７０℃の温度範囲内での温度変化に伴う波長４０５ｎｍに対する屈折率変化率ｄＮ／ｄＴ（℃ ^-1） が−２０×１０^-5乃至−５×１０^-5（より好ましくは、−１０×１０^-5乃至−８×１０^-5）の範囲内である樹脂材料を使用するのがより好ましい。また、対物レンズをプラスチックレンズとする場合、カップリングレンズもプラスチックレンズとすることが好ましい。

脂環式炭化水素系重合体の好ましい例を幾つか、以下に示す。

第１の好ましい例は、下記式（I）で表される繰り返し単位〔１〕を含有する重合体ブロック〔Ａ〕と、下記式（１）で表される繰り返し単位〔１〕並びに下記式（II）で表される繰り返し単位〔２〕または／および下記式（III）で表される繰り返し単位〔３〕を含有する重合体ブロック〔Ｂ〕とを有し、前記ブロック〔Ａ〕中の繰り返し単位〔１〕のモル分率ａ（モル％）と、前記ブロック〔Ｂ〕中の繰り返し単位〔１〕のモル分率ｂ（モル％）との関係がａ＞ｂであるブロック共重合体からなる樹脂組成物である。

（式中、Ｒ¹ は水素原子、または炭素数１〜２０のアルキル基を表し、Ｒ²−Ｒ¹²はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、ヒドロキシル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、またはハロゲン基である。）

（式中、Ｒ¹³は、水素原子、または炭素数１〜２０のアルキル基を表す。）

（式中、Ｒ¹⁴およびＲ¹⁵はそれぞれ独立に、水素原子、または炭素数１〜２０のアルキル基を表す。）

次に、第２の好ましい例は、少なくとも炭素原子数２〜２０のα−オレフィンと下記一般式（ＩＶ）で表される環状オレフィンからなる単量体組成物とを付加重合させることにより得られる重合体（Ａ）と、炭素原子数２〜２０のα−オレフィンと下記一般式（Ｖ）で表される環状オレフィンからなる単量体組成物とを付加重合させることにより得られる重合体（Ｂ）とを含む樹脂組成物である。

〔式中、ｎは０または１であり、ｍは０または１以上の整数であり、ｑは０または１であり、Ｒ¹〜Ｒ¹⁸、Ｒ^a及びＲ^bは、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子または炭化水素基であり、Ｒ¹⁵〜Ｒ¹⁸は互いに結合して単環または多環を形成していてもよく、括弧内の単環または多環が二重結合を有していてもよく、またＲ¹⁵とＲ¹⁶と、またはＲ¹⁷とＲ¹⁸とでアルキリデン基を形成していてもよい。〕

〔式中、Ｒ¹⁹〜Ｒ²⁶はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子または炭化水素基である。〕

樹脂材料に更なる性能を付加するために、以下のような添加剤を添加してもよい。

（安定剤）
フェノール系安定剤、ヒンダードアミン系安定剤、リン系安定剤及びイオウ系安定剤から選ばれた少なくとも１種の安定剤を添加することが好ましい。これらの安定剤を適宜選択し添加することで、例えば、４０５ｎｍといった短波長の光を継続的に照射した場合の白濁や、屈折率の変動等の光学特性変動をより高度に抑制することができる。

好ましいフェノール系安定剤としては、従来公知のものが使用でき、例えば、２−ｔ−ブチル−６−（３−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、２，４−ジ−ｔ−アミル−６−（１−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）エチル）フェニルアクリレートなどの特開昭６３−１７９９５３号公報や特開平１−１６８６４３号公報に記載されるアクリレート系化合物；オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，２′−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、テトラキス（メチレン−３−（３′，５′−ジ−ｔ−ブチル−４′−ヒドロキシフェニルプロピオネート））メタン［すなわち、ペンタエリスリメチル−テトラキス（３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニルプロピオネート））］、トリエチレングリコールビス（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオネート）などのアルキル置換フェノール系化合物；６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−２，４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、４−ビスオクチルチオ−１，３，５−トリアジン、２−オクチルチオ−４，６−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−オキシアニリノ）−１，３，５−トリアジンなどのトリアジン基含有フェノール系化合物；などが挙げられる。

また、好ましいヒンダードアミン系安定剤としては、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）スクシネート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（Ｎ−オクトキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（Ｎ−ベンジルオキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（Ｎ−シクロヘキシルオキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ブチルマロネート、ビス（１−アクロイル−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）２，２−ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ブチルマロネート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）デカンジオエート、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジルメタクリレート、４−［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ］−１−［２−（３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ）エチル］−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、２−メチル−２−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）アミノ−Ｎ−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）プロピオンアミド、テトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレート、テトラキス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレート等が挙げられる。

また、好ましいリン系安定剤としては、一般の樹脂工業で通常使用される物であれば格別な限定はなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、１０−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイドなどのモノホスファイト系化合物；４，４′−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト）、４，４′イソプロピリデン−ビス（フェニル−ジ−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１５）ホスファイト）などのジホスファイト系化合物などが挙げられる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイトなどが特に好ましい。

また、好ましいイオウ系安定剤としては、例えば、ジラウリル３，３−チオジプロピオネート、ジミリスチル３，３′−チオジプロピピオネート、ジステアリル ３，３−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル３，３−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−（β−ラウリル−チオ）−プロピオネート、３，９−ビス（２−ドデシルチオエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンなどが挙げられる。

これらの各安定剤の配合量は、本発明の目的を損なわれない範囲で適宜選択されるが、脂環式炭化水素系共重合体１００質量部に対して通常０．０１〜２質量部、好ましくは０．０１〜１質量部であることが好ましい。

（界面活性剤）
界面活性剤は、同一分子中に親水基と疎水基とを有する化合物である。界面活性剤は樹脂表面への水分の付着や上記表面からの水分の蒸発の速度を調節することで、樹脂組成物の白濁を防止することが可能となる。

界面活性剤の親水基としては、具体的には、ヒドロキシ基、炭素数１以上のヒドロキシアルキル基、ヒドロキシル基、カルボニル基、エステル基、アミノ基、アミド基、アンモニウム塩、チオール、スルホン酸塩、リン酸塩、ポリアルキレングリコール基などが挙げられる。ここで、アミノ基は１級、２級、３級のいずれであってもよい。界面活性剤の疎水基としては、具体的に炭素数６以上のアルキル基、炭素数６以上のアルキル基を有するシリル基、炭素数６以上のフルオロアルキル基などが挙げられる。ここで、炭素数６以上のアルキル基は置換基として芳香環を有していてもよい。アルキル基としては、具体的にヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデセニル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ミリスチル、ステアリル、ラウリル、パルミチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。芳香環としてはフェニル基などが挙げられる。この界面活性剤は、上記のような親水基と疎水基とをそれぞれ同一分子中に少なくとも１個ずつ有していればよく、各基を２個以上有していてもよい。

このような界面活性剤としては、より具体的には、例えば、ミリスチルジエタノールアミン、２−ヒドロキシエチル−２−ヒドロキシドデシルアミン、２−ヒドロキシエチル−２−ヒドロキシトリデシルアミン、２−ヒドロキシエチル−２−ヒドロキシテトラデシルアミン、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールジステアレート、ペンタエリスリトールトリステアレート、ジ−２−ヒドロキシエチル−２−ヒドロキシドデシルアミン、アルキル（炭素数８〜１８）ベンジルジメチルアンモニウムクロライド、エチレンビスアルキル（炭素数８〜１８）アミド、ステアリルジエタノールアミド、ラウリルジエタノールアミド、ミリスチルジエタノールアミド、パルミチルジエタノールアミド、などが挙げられる。これらのうちでも、ヒドロキシアルキル基を有するアミン化合物またはアミド化合物が好ましく用いられる。本発明では、これら化合物を２種以上組合わせて用いてもよい。

界面活性剤は、温度、湿度の変動に伴なう成形物の白濁を効果的に抑え、成形物の光透過率を高く維持するという観点から、脂環式炭化水素系重合体１００質量部に対して０．０１〜１０質量部添加されることが好ましい。界面活性剤の添加量は脂環式炭化水素系重合体１００質量部に対して０．０５〜５質量部とすることがより好ましく、０．３〜３質量部とすることが更に好ましい。

（可塑剤）
可塑剤は共重合体のメルトインデックスを調節するため、必要に応じて添加される。

可塑剤としては、アジピン酸ビス（２−エチルヘキシル）、アジピン酸ビス（２−ブトキシエチル）、アゼライン酸ビス（２−エチルヘキシル）、ジプロピレングリコールジベンゾエート、クエン酸トリ−ｎ−ブチル、クエン酸トリ−ｎ−ブチルアセチル、エポキシ化大豆油、２−エチルヘキシルエポキシ化トール油、塩素化パラフィン、リン酸トリ−２−エチルヘキシル、リン酸トリクレジル、リン酸−ｔ−ブチルフェニル、リン酸トリ−２−エチルヘキシルジフェニル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジイソヘキシル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジウンデシル、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジトリデシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジシクロヘキシル、セバシン酸ジ−２−エチルヘキシル、トリメリット酸トリ−２−エチルヘキシル、Ｓａｎｔｉｃｉｚｅｒ ２７８、Ｐａｒａｐｌｅｘ Ｇ４０、Ｄｒａｐｅｘ ３３４Ｆ、Ｐｌａｓｔｏｌｅｉｎ ９７２０、Ｍｅｓａｍｏｌｌ、ＤＮＯＤＰ−６１０、ＨＢ−４０等の公知のものが適用可能である。可塑剤の選定及び添加量の決定は、共重合体の透過性や環境変化に対する耐性を損なわないことを条件に適宜行なわれる。

これらの樹脂としては、シクロオレフィン樹脂が好適に用いられ、具体的には、日本ゼオン社製のＺＥＯＮＥＸや、三井化学社製のＡＰＥＬ、ＴＯＰＡＳ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＰＯＬＹＭＥＲＳ社製のＴＯＰＡＳ、ＪＳＲ社製ＡＲＴＯＮなどが好ましい例として挙げられる。

また、対物レンズを構成する材料のアッベ数は、５０以上であることが好ましい。

対物レンズについて、以下に記載する。

φ１を、対物レンズの第１光ディスク使用時の有効径（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たす対物レンズであると、いわゆるスリムタイプの光ピックアップ装置に好適に用いられる。但し、それ以外の光ピックアップ装置に用いても良い。
１．９≦φ１≦３．０ （１）

ＣＤ等の第３光ディスクにおけるワーキングディスタンスを確実に確保するという観点では、以下の式を満たすことが好ましい。
２．０≦φ１≦３．０ （１）´

更に対物レンズの少なくとも一つの光学面が、中央領域と、中央領域の周りの中間領域と、中間領域の周りの周辺領域とを少なくとも有する。中央領域は、対物レンズの光軸を含む領域であることが好ましいが、光軸を含む微小な領域を未使用領域や特殊な用途の領域とし、その周りを中心領域（中央領域ともいう）としてもよい。中央領域、中間領域、及び周辺領域は同一の光学面上に設けられていることが好ましい。図２に示されるように、中央領域ＣＮ、中間領域ＭＤ、周辺領域ＯＴは、同一の光学面上に、光軸を中心とする同心円状に設けられていることが好ましい。また、対物レンズの中央領域には第一光路差付与構造が設けられ、中間領域には第二光路差付与構造が設けられている。周辺領域は屈折面であってもよいし、周辺領域に第三光路差付与構造が設けられていてもよい。中央領域、中間領域、周辺領域はそれぞれ隣接していることが好ましいが、間に僅かに隙間があっても良い。

対物レンズの中央領域は、第１光ディスク、第２光ディスク及び第３光ディスクの記録／再生に用いられる第１、第２、第３光ディスク共用領域と言える。即ち、対物レンズは、中央領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、中央領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、中央領域を通過する第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。また、中央領域に設けられた第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過する第１光束及び第２光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第２光ディスクの保護基板の厚さｔ２の違いにより発生する球面収差／第１光束と第２光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。さらに、第１光路差付与構造は、第１光路差付与構造を通過した第１光束及び第３光束に対して、第１光ディスクの保護基板の厚さｔ１と第３光ディスクの保護基板の厚さｔ３との違いにより発生する球面収差／第１光束と第３光束の波長の違いにより発生する球面収差を補正することが好ましい。

対物レンズの中間領域は、第１光ディスク、第２光ディスクの記録／再生に用いられ、第３光ディスクの記録／再生に用いられない第１、第２光ディスク共用領域と言える。即ち、対物レンズは、中間領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光し、中間領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。その一方で、中間領域を通過する第３光束を、第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光しない。対物レンズの中間領域を通過する第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。図３に示すように、対物レンズを通過した第３光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットにおいて、光軸側（又はスポット中心部）から外側へ向かう順番で、光量密度が高いスポット中心部ＳＣＮ、光量密度がスポット中心部より低いスポット中間部ＳＭＤ、光量密度がスポット中間部よりも高くスポット中心部よりも低いスポット周辺部ＳＯＴを有することが好ましい。スポット中心部が、光ディスクの情報の記録／再生に用いられ、スポット中間部及びスポット周辺部は、光ディスクの情報の記録／再生には用いられない。上記において、このスポット周辺部をフレアと言っている。但し、スポット中心部の周りにスポット中間部が存在せずスポット周辺部があるタイプ、即ち、集光スポットの周りに薄く光が大きなスポットを形成する場合も、そのスポット周辺部をフレアと呼んでもよい。つまり、対物レンズの中間領域を通過した第３光束は、第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましいとも言える。

対物レンズの周辺領域は、第１光ディスクの記録／再生に用いられ、第２光ディスク及び第３光ディスクの記録／再生に用いられない第１光ディスク専用領域と言える。即ち、対物レンズは、周辺領域を通過する第１光束を、第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光する。その一方で、周辺領域を通過する第２光束を、第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光せず、周辺領域を通過する第３光束を、第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録／再生ができるように集光しない。対物レンズの周辺領域を通過する第２光束及び第３光束は、第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上でフレアを形成することが好ましい。つまり、対物レンズの周辺領域を通過した第２光束及び第３光束は、第２光ディスク及び第３光ディスクの情報記録面上でスポット周辺部を形成することが好ましい。

第１光路差付与構造は、対物レンズの中央領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第１光路差付与構造が、中央領域の全面に設けられていることである。第２光路差付与構造は、対物レンズの中間領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第２光路差付与構造が、中間領域の全面に設けられていることである。周辺領域が第３光路差付与構造を有する場合、第３光路差付与構造は、対物レンズの周辺領域の面積の７０％以上の領域に設けられていることが好ましく、９０％以上がより好ましい。より好ましくは、第３光路差付与構造が、周辺領域の全面に設けられていることである。

なお、本明細書でいう光路差付与構造とは、入射光束に対して光路差を付加する構造の総称である。光路差付与構造には、位相差を付与する位相差付与構造も含まれる。また、位相差付与構造には回折構造が含まれる。本発明の光路差付与構造は回折構造であることが好ましい。光路差付与構造は、段差を有し、好ましくは段差を複数有する。この段差により入射光束に光路差及び／又は位相差が付加される。光路差付与構造により付加される光路差は、入射光束の波長の整数倍であっても良いし、入射光束の波長の非整数倍であっても良い。段差は、光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。また、光路差付与構造を設けた対物レンズが単玉非球面レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、光路差付与構造の段差量は各輪帯毎に若干異なることとなる。例えば、対物レンズが単玉非球面の凸レンズである場合、同じ光路差を付与させる光路差付与構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。

また、本明細書でいう回折構造とは、段差を有し、回折によって光束を収束あるいは発散させる作用を持たせる構造の総称である。例えば、単位形状が光軸を中心として複数並ぶことによって構成されており、それぞれの単位形状に光束が入射し、透過した光の波面が、隣り合う輪帯毎にズレを起こし、その結果、新たな波面を形成することによって光を収束あるいは発散させるような構造を含むものである。回折構造は、好ましくは段差を複数有し、段差は光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。また、回折構造を設けた対物レンズが単玉非球面レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、回折構造の段差量は各輪帯毎に若干異なることとなる。例えば、対物レンズが単玉非球面の凸レンズである場合、同じ回折次数の回折光を発生させる回折構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。

ところで、光路差付与構造は、光軸を中心とする同心円状の複数の輪帯を有することが好ましい。また、光路差付与構造は、一般に、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状） をとり得、光軸を含む断面形状がブレーズ型構造と階段型構造とに大別される。

ブレーズ型構造とは、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、鋸歯状の形状ということである。尚、図３の例においては、上方が光源側、下方が光ディスク側であって、母非球面としての平面に光路差付与構造が形成されているものとする。ブレーズ型構造において、１つのブレーズ単位の光軸垂直方向の長さをピッチＰという。（図４（ａ）、（ｂ）参照）また、ブレーズの光軸に平行方向の段差の長さを段差量Ｂという。（図４（ａ）参照）

また、階段型構造とは、図４（ｃ）、（ｄ）に示されるように、光路差付与構造を有する光学素子の光軸を含む断面形状が、小階段状のもの（階段単位と称する）を複数有するということである。尚、本明細書中、「Ｖレベル」とは、階段型構造の１つの階段単位において光軸垂直方向に対応する（向いた）輪帯状の面（以下、テラス面と称することもある）が、段差によって区分けされＶ個の輪帯面毎に分割されていることをいい、特に３レベル以上の階段型構造は、小さい段差と大きい段差を有することになる。

例えば、図４（ｃ）に示す光路差付与構造を、５レベルの階段型構造といい、図４（ｄ）に示す光路差付与構造を、２レベルの階段型構造(バイナリ構造ともいう)という。２レベルの階段型構造について、以下に説明する。光軸を中心とした同心円状の複数の輪帯を含み、対物レンズの光軸を含む複数の輪帯の断面の形状は、光軸に平行に延在する複数の段差面Ｐａ、Ｐｂと、隣接する段差面Ｐａ、Ｐｂの光源側端同士を連結する光源側テラス面Ｐｃと、隣接する段差面Ｐａ、Ｐｂの光ディスク側端同士を連結する光ディスク側テラス面Ｐｄとから形成され、光源側テラス面Ｐｃと光ディスク側テラス面Ｐｄとは、光軸に交差する方向に沿って交互に配置される。

また、階段型構造において、１つの階段単位の光軸垂直方向の長さをピッチＰという。（図４（ｃ）、（ｄ）参照）また、階段の光軸に平行方向の段差の長さを段差量Ｂ１，Ｂ２という。３レベル以上の階段型構造の場合、大段差量Ｂ１と小段差量Ｂ２とが存在することになる。（図４（ｃ）参照）

尚、光路差付与構造は、ある単位形状が周期的に繰り返されている構造であることが好ましい。 ここでいう「単位形状が周期的に繰り返されている」とは、同一の形状が同一の周期で繰り返されている形状は当然含む。さらに、周期の１単位となる単位形状が、規則性を持って、周期が徐々に長くなったり、徐々に短くなったりする形状も、「単位形状が周期的に繰り返されている」ものに含まれているとする。

光路差付与構造が、ブレーズ型構造を有する場合、単位形状である鋸歯状の形状が繰り返された形状となる。図４（ａ）に示されるように、同一の鋸歯状形状が繰り返されてもよいし、図４（ｂ）に示されるように、光軸から離れる方向に進むに従って、徐々に鋸歯状形状のピッチが長くなっていく形状、又は、ピッチが短くなっていく形状であってもよい。加えて、ある領域においては、ブレーズ型構造の段差が光軸（中心）側とは逆を向いている形状とし、他の領域においては、ブレーズ型構造の段差が光軸（中心）側を向いている形状とし、その間に、ブレーズ型構造の段差の向きを切り替えるために必要な遷移領域が設けられている形状としてもよい。なお、このようにブレーズ型構造の段差の向きを途中で切り替える構造にする場合、輪帯ピッチを広げることが可能となり、光路差付与構造の製造誤差による透過率低下を抑制できる。

光路差付与構造が、階段型構造を有する場合、図４（ｃ）で示されるような５レベルの階段単位が、繰り返されるような形状等があり得る。さらに、光軸から離れる方向に進むに従って、徐々に階段単位のピッチが長くなっていく形状や、徐々に階段単位のピッチが短くなっていく形状であってもよい。

また、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、それぞれ対物レンズの異なる光学面に設けてもよいが、同一の光学面に設けることが好ましい。更に、第３光路差付与構造を設ける場合も、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造と同じ光学面に設けることが好ましい。同一の光学面に設けることにより、製造時の偏芯誤差を少なくすることが可能となるため好ましい。また、第１光路差付与構造、第２光路差付与構造及び第３光路差付与構造は、対物レンズの光ディスク側の面よりも、対物レンズの光源側の面に設けられることが好ましい。別の言い方では、第１光路差付与構造、第２光路差付与構造及び第３光路差付与構造は、対物レンズの曲率半径の絶対値が小さい方の光学面に設けることが好ましい。

第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造の段差量をｄｔ（ｎｍ）とし、対物レンズの素材における第１波長λ１（ｎｍ）に対する屈折率をｎ１としたときに、以下の式を満たすことが好ましい。即ち、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造の全ての段差の段差量が式（２）を満たすことが好ましい。別の言葉で言い換えると、第１光路差付与構造及び第２光路差付構造の中で最大の段差量が式（２）を満たすことが好ましい、とも言える。尚、（２）式は、第１光路差付与構造の段差量と、第２光路差付与構造の段差量が常に等しいことを意味しない。
ｄｔ＜５．０＊λ１（ｎ１−１） （２）

有効径φが３ｍｍ以下の対物レンズにおいて、輪帯数を増大させることで回折の近軸パワーを増大させることにより、第３光ディスク使用時における十分なワーキングディスタンスを確保でき、更に（２）式を満たすように第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造の段差量を低減することで、中央領域及び中間領域を通過する光の利用効率を高めることができる。しかも中間領域の第２光路差付与構造において、第１光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする開口絞り用基礎構造（例えば、段差量ｄ０＝５．０＊λ１（ｎ１−１））を重畳させずとも、中間領域を通過した第３光束の集光位置をずらすことができる。つまり、輪帯数を増大させた結果、（２）式を満たすごとく第２光路差付与構造の段差量の低減を妨げる障害が排除されることとなる。尚、好ましくは以下の式を満たすことである。
ｄｔ＜３．９＊λ１（ｎ１−１） （２）’

次に、中央領域に設けられる第１光路差付与構造について説明する。第１光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造と第２基礎構造を重ね合わせた構造であることが好ましい。

第１基礎構造は、ブレーズ型構造であることが好ましい。また、第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第１光束のＸ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第２光束のＹ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第３光束のＺ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。このとき、Ｘは、奇数の整数であることが好ましい。また、Ｘは５以下の奇数であると、第１基礎構造の段差量が大きくなり過ぎないため、製造が容易となり、製造誤差に起因する光量ロスを抑えることが出来ると共に、波長変動時の回折効率変動も低減することができるため好ましい。

また、少なくとも中央領域の光軸付近に設けられる第１基礎構造は、その段差が光軸とは逆の方向を向いていることが好ましい。「段差が光軸とは逆の方向を向いている」とは、図５（ｂ）のような状態を言う。また、「少なくとも中央領域の光軸付近」に設けられる第１基礎構造とは、上記Ｘが奇数となる段差のうち、少なくとも最も光軸に近い段差を言う。好ましくは、少なくとも、光軸から中央領域と中間領域の境界までの光軸直交方向の半分の位置と、光軸との間に存在する上記Ｘが奇数となる段差が、光軸とは逆の方向を向いていることである。

例えば、中央領域の中間領域付近に設けられる第１基礎構造は、段差が光軸の方向を向いていてもよい。即ち、図６（ｂ）に示すように、第１基礎構造が光軸付近では段差が光軸とは逆の方向を向いているが、途中で切り替わり、中間領域付近では第１基礎構造の段差が光軸の方を向くような形状としてもよい。但し、好ましくは、中央領域に設けられる第１基礎構造の全ての段差が光軸とは逆の方向を向いていることである。

このように、第１光束における回折次数が奇数次数となる第１基礎構造の段差の向きを光軸と逆方向に向けることにより、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換で用いるような軸上厚が厚い厚肉の対物レンズにおいても、ＣＤ使用時にワーキングディスタンスを十分確保することが可能となるのである。

ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換で用いるような軸上厚が厚い厚肉の対物レンズにおいても、ＣＤ使用時にワーキングディスタンスを十分確保するという観点からは、第１基礎構造が第１光束に対して近軸パワーを持つことが好ましい。ここで、「近軸パワーを持つ」とは、第１基礎構造の光路差関数を後述する数２式で表した場合、Ｂ₂が０でないことを意味する。

また、第２基礎構造も、ブレーズ型構造であることが好ましい。第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第１光束のＬ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第２光束のＭ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第３光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。このとき、Ｌは、偶数の整数であることが好ましい。また、Ｌは４以下の偶数であると、第２基礎構造の段差量が大きくなり過ぎないため、製造が容易となり、製造誤差に起因する光量ロスを抑えることが出来ると共に、波長変動時の回折効率変動も低減することができるため好ましい。

また、少なくとも中央領域の光軸付近に設けられる第２基礎構造は、その段差が光軸の方向を向いていることが好ましい。「段差が光軸の方向を向いている」とは、図５（ａ）のような状態を言う。また、「少なくとも中央領域の光軸付近」に設けられる第２基礎構造とは、上記Ｌが偶数となる段差のうち、少なくとも最も光軸に近い段差を言う。好ましくは、少なくとも光軸から中央領域と中間領域の境界までの光軸直交方向の半分の位置と、光軸との間に存在する上記Ｌが偶数となる段差が光軸の方向を向いていることである。

例えば、中央領域の中間領域付近に設けられる第２基礎構造は、段差が光軸とは逆の方向を向いていてもよい。即ち、図６（ａ）に示すように、第２基礎構造が光軸付近では段差が光軸の方向を向いているが、途中で切り替わり、中間領域付近では第２基礎構造の段差が光軸とは逆の方向を向くような形状としてもよい。但し、好ましくは、中央領域に設けられる第２基礎構造は、全ての段差が光軸の方向を向いていることである。

このように、第１光束に対して奇数次数の回折光を発生し、少なくとも中央領域の光軸付近においては段差が光軸とは逆の方向を向いている第１基礎構造と、第１光束に対して偶数次数の回折光を発生し、少なくとも中央領域の光軸付近においては段差が光軸の方向を向いている第２基礎構造を重ね合わせることにより、第１基礎構造と第２基礎構造の段差の向きが同じになるように重ね合わせた場合に比べて、重ね合わせた後の段差の高さが高くなることを抑制でき、それに伴い、製造誤差などに因る光量ロスを抑えることが可能となると共に、波長変動時の回折効率の変動を抑えることが可能となるものである。

また、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換を可能とするだけでなく、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の何れの光ディスクに対しても、高い光利用効率を維持できる光利用効率のバランスが取れた対物レンズを提供することも可能となる。例えば、波長λ１に対する回折効率を８０％以上、波長λ２に対する回折効率を６０％以上、波長λ３に対する回折効率を５０％以上とする対物レンズを提供することも可能となる。更には、波長λ１に対する回折効率を８０％以上、波長λ２に対する回折効率を７０％以上、波長λ３に対する回折効率を６０％以上とする対物レンズも提供することができる。加えて、第１基礎構造の段差の向きを光軸と逆方向に向けることにより、波長が長波長側に変動した際に収差をアンダー（補正不足）の方向に変化させることが可能となる。これにより、光ピックアップ装置の温度が上昇した際に発生する収差を抑えることが可能となり、対物レンズがプラスチック製である場合に、温度変化時においても安定した性能を維持できる対物レンズを提供することが可能となる。

対物レンズがプラスチック製である場合に、温度変化時においても安定した性能を維持するためには、波長が長くなった際に対物レンズにおいて発生する３次球面収差及び５次球面収差が何れもアンダー（補正不足）であることが好ましい。

より好ましい第１光路付与構造は、｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜が、それぞれ、１、１、１である第１基礎構造と、｜Ｌ｜、｜Ｍ｜、｜Ｎ｜が、それぞれ、２、１、１である第２基礎構造とを重ね合わせたものである。このような第１光路差付与構造にすると、段差の高さを非常に低くできる。従って、より製造誤差を低減させることが可能となり、光量ロスを更に抑えることが可能となると共に、波長変動時の回折効率の変動をより抑えることが可能となる。

第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた後の第１光路差付与構造の形状と段差量という観点から、｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜が、それぞれ、１、１、１である第１基礎構造と、｜Ｌ｜、｜Ｍ｜、｜Ｎ｜が、それぞれ、２、１、１である第２基礎構造とを重ね合わせた第１光路差付与構造を以下のように表現することができる。少なくとも中央領域の光軸付近に設けられている第１光路差付与構造は、光軸とは逆の方向を向いている段差と、光軸の方向を向いている段差とを共に有し、光軸とは逆の方向を向いている段差の段差量ｄ１１と、光軸の方向を向いている段差の段差量ｄ１２とが、以下の条件式（３）、（４）を満たすことが好ましい。より好ましくは、中央領域の全ての領域において、以下の条件式（３）、（４）を満たすことである。尚、光路差付与構造を設けた対物レンズが単玉非球面の凸レンズの場合、光軸からの高さによって光束の対物レンズへの入射角が異なるため、同じ光路差を付与させる光路差付与構造であっても、一般的に光軸から離れる程、段差量が大きくなる傾向となる。下記条件式において上限に１．５を乗じているのは、当該段差量の増加を加味した故である。但し、nは、第１の波長λ１における対物レンズの屈折率を表す。
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （３）
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１２＜１．５・（２λ１／（ｎ−１）） （４）

尚、「少なくとも中央領域の光軸付近」に設けられる第１光路差付与構造とは、少なくとも光軸に最も近い光軸とは逆の方向を向いている段差と、光軸に最も近い光軸の方向を向いている段差とを共に有する光路差付与構造をいう。好ましくは、少なくとも、光軸から中央領域と中間領域の境界までの光軸直交方向の半分の位置と、光軸との間に存在する段差を有する光路差付与構造である。

また、例えば、λ１が３９０〜４１５ｎｍ（０．３９０〜０．４１５μｍ）であって、ｎが１．５４〜１．６０である場合、上記条件式は以下のように表すことが可能となる。

０．３９μｍ＜ｄ１１＜１．１５μｍ （１４）
０．３９μｍ＜ｄ１２＜２．３１μｍ （１５）

更に、第１基礎構造と第２基礎構造の重ね合わせ方としては、第１基礎構造と第２基礎構造のピッチを合わせ、第２基礎構造の全ての段差の位置と、第１基礎構造の段差の位置を合わせるか、第１基礎構造の全ての段差の位置と、第２基礎構造の段差の位置を合わせることが好ましい。

上述のように第２基礎構造の全ての段差の位置と、第１基礎構造の段差の位置を合わせて重ね合わせた場合、第１光路差付与構造のｄ１１、ｄ１２は以下の条件式（３）’、（４）’を満たすことが好ましい。より好ましくは、中央領域の全ての領域において、以下の条件式（３）’、（４）’を満たすことである。
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （３）’
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１２＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （４）’

また、例えば、λ１が３９０〜４１５ｎｍ（０．３９０〜０．４１５μｍ）であって、ｎが１．５４〜１．６０である場合、上記条件式は以下のように表すことが可能となる。

０．３９μｍ＜ｄ１１＜１．１５μｍ （１４）’
０．３９μｍ＜ｄ１２＜１．１５μｍ （１５）’

更に好ましくは、以下の条件式（３）”、（４）”を満たすことが好ましい。より好ましくは、中央領域の全ての領域において、以下の条件式（３）”、（４）”を満たすことである。
０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （３）”
０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１２＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （４）”

また、例えば、λ１が３９０〜４１５ｎｍ（０．３９０〜０．４１５μｍ）であって、ｎが１．５４〜１．６０である場合、上記条件式は以下のように表すことが可能となる。

０．５９μｍ＜ｄ１１＜１．１５μｍ （１４）”
０．５９μｍ＜ｄ１２＜１．１５μｍ （１５）”

また、｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜が、それぞれ、１、１、１である第１基礎構造と、｜Ｌ｜、｜Ｍ｜、｜Ｎ｜が、それぞれ、２、１、１である第２基礎構造とを重ね合わせた第１光路差付与構造にすることにより、第１基礎構造は波長が長くなった際に収差をアンダー（補正不足）とし（波長特性をアンダーとする）、第２基礎構造は逆に波長が長くなった際に収差をオーバー（補正過剰）とできる(波長特性をオーバーとする)ため、波長特性がアンダーに大きくなりすぎたり、オーバーに大きくなりすぎるということがなく、丁度よいレベルのアンダーの波長特性を得ることが可能となる。「丁度よいレベルのアンダーの波長特性」とは、λｒｍｓの絶対値が１５０以下であることが好ましい。これによって、対物レンズがプラスチック製である場合であっても、温度変化時の収差変化を小さく抑えることが可能となるという観点からも好ましい。

上記のように「丁度よいレベルのアンダーの波長特性」を得るという観点から、第２基礎構造に比べて、第１基礎構造の寄与率が支配的であることが好ましい。第２基礎構造に比べて、第１基礎構造の寄与率を支配的にするという観点からは、第１基礎構造の平均ピッチが、第２基礎構造の平均ピッチに比べて小さいことが好ましい。別の表現では、光軸とは逆の方向を向いている段差間のピッチが、光軸の方向を向いている段差間のピッチに比べて小さいとも言えるし、第１光路差付与構造において、光軸とは逆の方向を向いている段差の数が、光軸の方向を向いている段差の数に比べて多いとも言える。尚、第１基礎構造の平均ピッチが、第２基礎構造の平均ピッチの１／４以下であることが好ましい。更に好ましくは、１／６以下とすることである。第１基礎構造の平均ピッチを、第２基礎構造の平均ピッチの１／４以下(好ましくは１／６以下)とすることにより、前述のように「丁度よいレベルのアンダーの波長特性」とすることが可能となるだけでなく、ＣＤにおけるワーキングディスタンスを十分に確保するという観点からも好ましい。別の表現では、中央領域の第１光路差付与構造において、光軸とは逆の方向を向いている段差の数が、光軸の方向を向いている段差の数の４倍以上であることが好ましいともいえる。より好ましくは６倍以上である。

また、第１光路差付与構造の最小ピッチが１５μｍ以下であることが好ましい。当該観点からは、第１光路差付与構造の最小ピッチｐと第１波長λ１における焦点距離ｆ１の比ｐ／ｆ１が０．００４以下であることが好ましい。より好ましくは１０μｍ以下である。また、第１光路差付与構造の平均ピッチが３０μｍ以下となることが好ましい。より好ましくは２０μｍ以下とすることである。この様な構成にすることにより、上記のように丁度よいレベルのアンダーの波長特性を得ることが可能となると共に、第１光路差付与構造を通過した第３光束において発生する、第３光ディスクの情報の記録／再生に用いられる必要光のベストフォーカス位置と、第３光ディスクの情報の記録／再生に用いられない不要光のベストフォーカス位置を離すことができ、誤検出を低減することも可能となる。尚、平均ピッチとは、中央領域の第１光路差付与構造の全てのピッチを合計し、中央領域の第１光路差付与構造の段差数で割った値である。

ここで、本発明の対物レンズは、軸上色収差が０．９μｍ／ｎｍ以下であることが好ましい。更に、好ましくは、軸上色収差を０．８μｍ／ｎｍ以下とすることである。第１基礎構造のピッチを小さくしすぎると、軸上色収差が悪化してしまう可能性があるため、軸上色収差が０．９μｍ／ｎｍより大きくなるようなピッチにならないように留意して設計することが好ましい。当該観点からは、第１光路差付与構造の最小ピッチｐと第１波長λ１における焦点距離ｆ１の比ｐ／ｆ１が０．００２以上であることが好ましい。一方で、ＣＤにおけるワーキングディスタンスを十分に確保するためには、軸上色収差が０．４μｍ／ｎｍ以上であることが好ましい。

第１光路差付与構造を通過した第３光束によって、第３光束が形成するスポットの光強度が最も強い第１ベストフォーカス位置と、第３光束が形成するスポットの光強度が次に強い第２ベストフォーカス位置とが、以下の条件式（１６）を満たすことが好ましい。なお、ここでいうベストフォーカス位置とは、ビームウェストが、或るデフォーカスの範囲でビームウェストが極小となる位置を指すものである。第１ベストフォーカス位置が第３光ディスクの記録／再生に用いられる必要光のベストフォーカス位置であり、第２ベストフォーカス位置が第３光ディスクの記録／再生に用いられない不要光のうち、最も光量が多い光束のベストフォーカス位置である。
０．０５≦Ｌ／ｆ１３≦０．３５ （１６）
但し、ｆ１３［ｍｍ］は、第１光路差付与構造を通過し、第１ベストフォーカスを形成する第３光束の焦点距離を指し、Ｌ[ｍｍ]は、第１ベストフォーカスと第２ベストフォーカスの間の距離を指す。

より好ましくは、以下の条件式（１６）´を満たすことである。
０．１０≦Ｌ／ｆ１３≦０．２５ （１６）´

また、第１基礎構造を光路差関数で表したとき、最も低次項の係数（好ましくは２次項の係数）Ｂ２が以下の式を満たすことが好ましい。
１００＜Ｂ２＜２５０

以上述べた第１光路差付与構造の好ましい一例を図７に示す。尚、図７は、便宜上、第１光路差付与構造ＯＤＳ１が平板状に設けられたものとして示されているが、単玉非球面の凸レンズ上に設けられていてもよい。｜Ｌ｜、｜Ｍ｜、｜Ｎ｜が、それぞれ、２、１、１である第２基礎構造ＢＳ２に、｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜が、それぞれ、１、１、１である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳの段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。更に、第１基礎構造ＢＳ１と第２基礎構造ＢＳ２のピッチを合わせ、第２基礎構造の全ての段差の位置と、第１基礎構造の段差の位置が合っていることがわかる。本例においては、ｄ１＝λ１／（ｎ−１）であり、ｄ２＝λ１／（ｎ−１）である。本例において、λ１＝４０５ｎｍ（０．４０５μｍ）、ｎ＝１．５５９２とすると、ｄ１＝ｄ２＝０．７２μｍとなる。更に、第１基礎構造ＢＳ１の平均ピッチが、第２基礎構造ＢＳ２の平均ピッチに比べて小さく、第１基礎構造の光軸とは逆の方向を向いている段差の数が、第２基礎構造の光軸の方向を向いている段差の数に比べて多い。

次に、中間領域に設けられる第２光路差付与構造について説明する。第２光路差付与構造は、少なくとも第３基礎構造と第４基礎構造の２つの基礎構造を重ね合わせた構造であることが好ましい。特に、第２光路差付与構造は、第３基礎構造と第４基礎構造の２つの基礎構造のみを重ね合わせた構造であると好ましい。

第３基礎構造は、第３基礎構造を通過した第１光束のＡ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３基礎構造を通過した第２光束のＢ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３基礎構造を通過した第３光束のＣ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。また、第４基礎構造は、第４基礎構造を通過した第１光束のＤ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第４基礎構造を通過した第２光束のＥ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第４基礎構造を通過した第３光束のＦ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。

第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造は、以下の式（１７）、（１８）、（１９）、（２０）を満たすことが好ましい。このようにすることにより、中央領域と中間領域において光路差付与構造で発生する位相差を略等しくでき、中央領域と中間領域との間で位相ずれを低減できるため、好ましい。
Ｘ＝Ａ （１７）
Ｙ＝Ｂ （１８）
Ｌ＝Ｄ （１９）
Ｍ＝Ｅ （２０）

より好ましくは、Ｚ＝Ｃ、Ｎ＝Ｆも満たすことである。つまり、第１基礎構造と第３基礎構造が同じ構造であり、第２基礎構造と第４基礎構造が同じ構造であることが好ましい。

また、本発明の対物レンズのように、第１光束の有効径が１．９ｍｍから３．０ｍｍと小径である場合には、第３基礎構造と第４基礎構造からなる第２光路差付与構造において既にピッチが十分細かく、輪帯数の数も十分多いため、第３基礎構造と第４基礎構造に加えて更に別の基礎構造を重ねてしまうと、さらにピッチが細かくなり、輪帯数もより多くなってしまうため、製造誤差による回折効率の低下や、輪帯の影の効果による回折効率の低下といった問題が大きくなってしまう。特に、０／０／±１のバイナリ構造のような段差量が大きい構造を重ね合わせてしまうと、影の効果等による回折効率の低下という問題はより大きなものとなってしまう。そのため、第２光路差付与構造において、第３基礎構造と第４基礎構造以外の構造のみを重ね合わせた構造とすると、光の利用効率を高めることができるので好ましい。

また、周辺領域の第２光路差付与構造は、第３基礎構造が光軸とは逆の方向を向いている段差を有し、第４基礎構造が光軸の方向を向いている段差を有することが好ましい。したがって、第２光路差付与構造は、光軸とは逆の方向を向いている段差と、光軸の方向を向いている段差とを有することが好ましい。

また、周辺領域において、光軸とは逆の方向を向いている段差の段差量ｄ２１と、光軸の方向を向いている段差の段差量ｄ２２とが、以下の条件式（２１）、（２２）を満たすことが好ましい。
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ２１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （２１）
０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ２２＜１．５・（２λ１／（ｎ−１）） （２２）
但し、ｎは、λ１における対物レンズの屈折率を表す。

より好ましくは、以下の条件式を満たすことである。
０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （２１）´
０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１２＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （２２）´

周辺構造に第３光路差付与構造を設ける場合、任意の光路差付与構造を設けることが可能である。第３光路差付与構造は、第５基礎構造を有することが好ましい。第５基礎構造は、第５基礎構造を通過した第１光束のＰ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第５基礎構造を通過した第２光束のＱ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第５基礎構造を通過した第３光束のＲ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする。尚、波長変動時の回折効率の変動を抑えるためにも、Ｐが５以下であることが好ましい。より好ましくはＰが２以下であることである。

第１光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ１とし、第２光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ２（ＮＡ１＞ＮＡ２）とし、第３光ディスクに対して情報を再生／記録するために必要な対物レンズの像側開口数をＮＡ３（ＮＡ２＞ＮＡ３）とする。ＮＡ１は、０．７５以上、０．９以下であることが好ましく、より好ましくは、０．８以上、０．９以下である。特にＮＡ１は０．８５であることが好ましい。ＮＡ２は、０．５５以上、０．７以下であることが好ましい。特にＮＡ２は０．６０又は０．６５であることが好ましい。また、ＮＡ３は、０．４以上、０．５５以下であることが好ましい。特にＮＡ３は０．４５又は０．５３であることが好ましい。

対物レンズの中央領域と中間領域の境界は、第３光束の使用時において、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物レンズの中央領域と中間領域の境界が、ＮＡ３に相当する部分に形成されていることである。また、対物レンズの中間領域と周辺領域の境界は、第２光束の使用時において、０．９・ＮＡ２以上、１．２・ＮＡ２以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ２以上、１．１５・ＮＡ２以下）の範囲に相当する部分に形成されていることが好ましい。より好ましくは、対物レンズの中間領域と周辺領域の境界が、ＮＡ２に相当する部分に形成されていることである。

対物レンズを通過した第３光束を第３光ディスクの情報記録面上に集光する場合に、球面収差が少なくとも１箇所の不連続部を有することが好ましい。その場合、不連続部は、第３光束の使用時において、０．９・ＮＡ３以上、１．２・ＮＡ３以下（より好ましくは、０．９５・ＮＡ３以上、１．１５・ＮＡ３以下）の範囲に存在することが好ましい。

尚、対物レンズの第１光束に対する有効径をφ（ｍｍ）としたときに、以下の式を満たす。
１．９≦φ１≦３．０ （１）

以下の式を満たすことがより好ましい。
２．０≦φ≦３．０ （１）´

また、対物レンズは、以下の条件式(６)を満たすことが好ましい。
１．０≦ｄ／ｆ１≦１．５ （６）
但し、ｄは、対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）を表し、ｆ１は、第１光束における対物レンズの焦点距離を表す。

ＢＤのような短波長、高ＮＡの光ディスクに対応させる場合、対物レンズにおいて、非点収差が発生しやすくなり、偏心コマ収差も発生しやすくなるという課題が生じるが、条件式（６）を満たすことにより非点収差や偏心コマ収差の発生を抑制することが可能となる。

また、条件式（６）を満たすことにより、対物レンズの軸上厚が厚めの厚肉対物レンズになるため、ＣＤの記録／再生時におけるワーキングディスタンスが短くなりがちになるにも拘わらず、本発明の第１光路差付与構造を対物レンズに設けることにより、ＣＤの記録／再生におけるワーキングディスタンスも十分に確保できるため、本発明の効果がより顕著なものとなる。

さらに、第３光ディスクにおける十分なワーキングディスタンスを確保するという意味では、対物レンズに形成された輪帯の数ＲＮは、１５０以上２５０以下であることが好ましい。

第１光束、第２光束及び第３光束は、平行光として対物レンズに入射してもよいし、発散光若しくは収束光として対物レンズに入射してもよい。トラッキング時においても、コマ収差が発生することを防止するためには、第１光束、第２光束、及び第３光束を全て平行光又は略平行光として対物レンズに入射させることが好ましい。本発明の第１光路差付与構造を用いることによって、第１光束、第２光束及び第３光束の全てを平行光又は略平行光として対物レンズに入射させることが可能となるため、本発明の効果がより顕著となる。第１光束が平行光又は略平行光になる場合、第１光束が対物レンズに入射する時の対物レンズの結像倍率ｍ１が、下記の式（８）を満たすことが好ましい。
−０．０１＜ｍ１＜０．０１ （８）

また、第２光束を平行光又は略平行光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（９）を満たすことが好ましい。
−０．０１＜ｍ２＜０．０１ （９）

一方で、第２光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第２光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ２が、下記の式（９）´を満たすことが好ましい。
−０．０２５＜ｍ２≦−０．０１ （９）´

また、第３光束を平行光束又は略平行光束として対物レンズに入射させる場合、第３光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（１０）を満たすことが好ましい。
−０．０１＜ｍ３＜０．０１ （１０）

一方で、第３光束を発散光として対物レンズに入射させる場合、第３光束が対物レンズへ入射する時の、対物レンズの結像倍率ｍ３が、下記の式（１０）´を満たすことが好ましい。
−０．０２５＜ｍ３≦−０．０１ （１０）´

また、第３光ディスクを用いる際の対物光学素子のワーキングディスタンス（ＷＤ）は、０．１５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。好ましくは、０．１９ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下である。次に、第２光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．２ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、第１光ディスクを用いる際の対物光学素子のＷＤは、０．２５ｍｍ以上、０．７ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明に係る光情報記録再生装置は、上述の光ピックアップ装置を有する光ディスクドライブ装置を有する。

ここで、光情報記録再生装置に装備される光ディスクドライブ装置に関して説明すると、光ディスクドライブ装置には、光ピックアップ装置等を収納している光情報記録再生装置本体から光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイのみが外部に取り出される方式と、光ピックアップ装置等が収納されている光ディスクドライブ装置本体ごと、外部に取り出される方式とがある。

上述した各方式を用いる光情報記録再生装置には、概ね、次の構成部材が装備されているがこれに限られるものではない。ハウジング等に収納された光ピックアップ装置、光ピックアップ装置をハウジングごと光ディスクの内周あるいは外周に向けて移動させるシークモータ等の光ピックアップ装置の駆動源、光ピックアップ装置のハウジングを光ディスクの内周あるいは外周に向けてガイドするガイドレールなどを有した光ピックアップ装置の移送手段及び、光ディスクの回転駆動を行うスピンドルモータ等である。

前者の方式には、これら各構成部材の他に、光ディスクを搭載した状態で保持可能なトレイおよびトレイを摺動させるためのローディング機構等が設けられ、後者の方式にはトレイおよびローディング機構がなく、各構成部材が外部に引き出し可能なシャーシに相当するドロワーに設けられていることが好ましい。

本発明によれば、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の光ディスクの互換で用いるような軸上厚が厚い厚肉の対物レンズにおいて、ＣＤ使用時にワーキングディスタンスを確保しながらも、有効径の小径化を図ることができる。有効径を小径とすることで、焦点距離を短くし、スリムタイプの光ピックアップ装置に好適な対物レンズを提供できる。又、光路差付与構造の段差量を低減することで、影の効果や製造誤差などに因る光量ロスを抑えることが可能となり、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３種類の何れの光ディスクに対しても、高い光利用効率を維持できる光利用効率のバランスが取れた対物レンズを提供することも可能となる。

影の効果を説明するための図である。 本実施の形態にかかる単玉の対物レンズＯＬを光軸方向に見た図である。 対物レンズを通過した第３光束が第３光ディスクの情報記録面上で形成するスポットを形成する状態を示す図である。 光路差付与構造の例を示す軸線方向断面図である。 （ａ）は段差が光軸の方向を向いている状態を示し、（ｂ）は段差が光軸とは逆の方向を向いている状態を示す図である。 （ａ）は光軸付近では段差が光軸の方向を向いているが、途中で切り替わり、中間領域付近では段差が光軸とは逆の方を向くような形状を示し、（ｂ）は光軸付近では段差が光軸とは逆の方向を向いているが、途中で切り替わり、中間領域付近では段差が光軸の方を向くような形状を示す図である。 第１光路差付与構造の概念図である。 異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。 実施例１の縦球面収差図（ＢＤ（ａ）、ＤＶＤ（ｂ）、ＣＤ（ｃ））である。 実施例１の回折効率の波長依存性（ＢＤ（ａ）、ＤＶＤ（ｂ）、ＣＤ（ｃ））を示す図である。 実施例１の第１光路差付与構造、第２光路差付与構造、第３光路差付与構造を、平板素子に設けた場合の概念断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図８は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、スリムタイプであり、薄型の光情報記録再生装置に搭載できる。ここでは、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。

光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物レンズＯＬ、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＯＬ、偏光ビームスプリッタＢＳ、ダイクロイックプリズムＤＰ，ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１光源）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝６６０ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＬＤ２（第２光源）及びＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザＬＤ３を一体化したレーザユニットＬＤＰ、センサレンズＳＥＮ、光検出器としての受光素子ＰＤ等を有する。

図１に示されるように、本実施の形態にかかる単玉の対物レンズＯＬにおいて、光源側の非球面光学面に光軸を含む中央領域ＣＮと、その周囲に配置された中間領域ＭＤと、更にその周囲に配置された周辺領域ＯＴとが、光軸を中心とする同心円状に形成されている。図示していないが、中心領域ＣＮには既に詳述した第１光路差付与構造が形成され、中間領域ＭＤには既に詳述した第２光路差付与構造が形成されている。また、周辺領域ＯＴには、第３光路差付与構造が形成されている。本実施の形態では、第３光路差付与構造はブレーズ型の回折構造である。また、本実施の形態の対物レンズはプラスチックレンズである。対物レンズＯＬの中心領域ＣＮに形成された第１光路差付与構造は、図７に示すように、第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた構造であり、第１基礎構造は、第１基礎構造を通過した第１光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造を通過した第３光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第１基礎構造は、その段差が光軸とは逆の方向を向いており（即ち負のパワーを持ち）、第２基礎構造は、第２基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２基礎構造は、その段差が光軸の方向を向いており（即ち正のパワーを持つ）。対物レンズＯＬの有効径をφ（ｍｍ）、第１光路差付与構造及び第２光路差付与構造の段差量をｄｔ（ｎｍ）とし、対物レンズＯＬの素材における第１波長λ１（ｎｍ）に対する屈折率をｎ１としたときに、以下の式を満たす。
１．９≦φ≦３．０ （１）
ｄｔ＜５．０＊λ１（ｎ１−１） （２）

青紫色半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、実線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰを通過し、偏光ビームスプリッタＢＳを通過した後、コリメートレンズＣＯＬを通過して平行光となり、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、対物レンズＯＬに入射する。ここで、対物レンズＯＬの中央領域と中間領域と周辺領域により集光された光束は、厚さ０．１ｍｍの保護基板ＰＬ１を介して、ＢＤの情報記録面ＲＬ１上に形成されるスポットとなる。

情報記録面ＲＬ１上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＬ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣ１により対物レンズＯＬをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。ここで、第１光束に波長変動が生じた場合や、複数の情報記録層を有するＢＤの記録／再生を行う場合、波長変動や異なる情報記録層に起因して発生する球面収差を、倍率変更手段としてのコリメートレンズＣＯＬを光軸方向に変化させて、対物光学素子ＯＬに入射する光束の発散角又は収束角を変更することで補正できるようになっている。

レーザユニットＬＤＰの半導体レーザＬＤ２から射出された第２光束（λ２＝６６０ｎｍ）の発散光束は、点線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズＯＬに入射する。ここで、対物レンズＯＬの中央領域と中間領域により集光された（周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板ＰＬ２を介して、ＤＶＤの情報記録面ＲＬ２に形成されるスポットとなり、スポット中心部を形成する。

情報記録面ＲＬ２上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＬを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いてＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。

レーザユニットＬＤＰの半導体レーザＬＤ３から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、一点鎖線で示すように、ダイクロイックプリズムＤＰで反射され、偏光ビームスプリッタＢＳ、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズＯＬに入射する。ここで、対物レンズＯＬの中央領域により集光された（中間領域及び周辺領域を通過した光束はフレア化され、スポット周辺部を形成する）光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板ＰＬ３を介して、ＣＤの情報記録面ＲＬ３上に形成されるスポットとなる。

情報記録面ＲＬ３上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＬを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＢＳで反射され、センサレンズＳＥＮを介して受光素子ＰＤの受光面上に収束する。そして、受光素子ＰＤの出力信号を用いてＣＤに記録された情報を読み取ることができる。

（実施例）
以下、上述した実施の形態に用いることができる実施例について説明する。尚、これ以降（表のレンズデータ含む）において、１０のべき乗数（例えば、２．５×１０^-3）を、Ｅ（例えば、２．５×Ｅ−３）を用いて表す場合がある。また、対物レンズの光学面は、それぞれ数１式に表に示す係数を代入した数式で規定される、光軸の周りに軸対称な非球面に形成されている。

ここで、Ｘ（ｈ）は光軸方向の軸（光の進行方向を正とする）、κは円錐係数、Ａiは非球面係数、ｈは光軸からの高さ、ｒは近軸曲率半径である。

また、回折構造を用いた実施例の場合、その回折構造により各波長の光束に対して与えられる光路差は、数２式の光路差関数に、表に示す係数を代入した数式で規定される。

尚、ｈは光軸からの高さ、λは入射光束の波長、ｍは回折次数、Ｂ_2iは光路差関数の係数である。

（実施例１）
実施例１の対物レンズはプラスチック単玉レンズである。実施例１の第１光路差付与構造の概念図を図７に示す。(図７は実施例１の実際の形状とは異なり、あくまでも概念図である)実施例１の第１光路差付与構造は、中央領域の全領域において、｜Ｌ｜、｜Ｍ｜、｜Ｎ｜が、それぞれ、２、１、１のブレーズ型の回折構造である第２基礎構造ＢＳ２に、｜Ｘ｜、｜Ｙ｜、｜Ｚ｜が、それぞれ、１、１、１であるブレーズ型の回折構造である第１基礎構造ＢＳ１が重ねあわされた光路差付与構造となっている。また、第２基礎構造ＢＳ２の段差は光軸ＯＡの方向を向いており、第１基礎構造ＢＳ１の段差は光軸ＯＡとは逆の方向を向いている。更に、第１基礎構造ＢＳ１と第２基礎構造ＢＳ２のピッチを合わせ、第２基礎構造の全ての段差の位置と、第１基礎構造の段差の位置が合っていることがわかる。更に、第１基礎構造ＢＳ１の平均ピッチが、第２基礎構造ＢＳ２の平均ピッチに比べて小さく、第１基礎構造の光軸とは逆の方向を向いている段差の数が、第２基礎構造の光軸の方向を向いている段差の数に比べて多い。

また、実施例１の第２光路差付与構造は、中間領域の全領域において、第１基礎構造と同じ第３基礎構造（光軸と逆の方向を向いている）と、第２基礎構造と同じ第４基礎構造（光軸の方向を向いている）とを重ねあわせた光路差付与構造となっており、通過した第１光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、通過した第２光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、通過した第３光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする回折構造（バイナリ構造）は重畳されていない。

表１に実施例１のレンズデータを示す。

更に、実施例１のレンズデータに基づいて、実際の対物レンズの形状を設計した。当該実形状のデータを表２Ａ、表２Ｂ、表２Ｃに示す。表２Ａ、表２Ｂ、表２Ｃ（連続する）に示されるデータを、数３式で示される数式に代入することにより、各輪帯の実形状データが得られる。

ｈは、光軸直交方向の光軸からの高さを表す。さらに、実施例１の第１光路差付与構造、第２光路差付与構造、第３光路差付与構造を、平板素子に設けた場合の概念断面図を、図９として示す。第１光路差付与構造が設けられた中央領域がＣＮであり、第２光路差付与構造が設けられた中間領域がＭＤで示された領域であり、第３光路差付与構造が設けられた周辺領域がＯＴで示された領域である。

表１に示されるように、実施例１において、有効径φ１＝２．４０ｍｍであり、ＢＤ使用時の焦点距離ｆ１＝１．４１ｍｍである。ｍ１＝０，ｍ２＝０、ｍ３＝０である。このように有効径が小径の対物レンズでも、ＣＤの際のワーキングディスタンスとして０．２０ｍｍを確保することに成功している。また、第１光路差付与構造と第２光路差付与構造の段差量は、最大で約１．２３μｍ（最小で約０．５４μｍ）である。したがって、ｄｔの最大値は１２３０ｎｍである。一方、５．０×λ１／（ｎ１−１）＝５×４０５／（１．５４１４−１）＝３７４０．３である。したがって、式（１）ｄｔ＜５．０×λ１／（ｎ１−１）を満たしていることがわかる。又、第１基礎構造の最も低次項の係数Ｂ２は、約１９７であり、１００＜Ｂ２＜２５０を満たしていることが分かる。回折輪帯数ＲＮ＝２０１であり、１５０以上、２５０以下を満たしていることが分かる。ｄ／ｆ１＝１．６８／１．４１＝１．１９である。更に、表２Ａ〜２Ｃから、第１光路差付与構造の最小ピッチは約３．１μｍであることがわかる。したがって、ｐ／ｆ１＝０．００２２である。

また、実施例１の対物レンズの光の利用効率は、ＢＤにおいて９１％、ＤＶＤにおいて７０％、ＣＤにおいて５４％と、小径ながら何れの光ディスクに対してもバランスよく高い効率を得られていることがわかる。又、実施例１の対物レンズにおける軸上色収差は０．４９μｍ／ｎｍである。

実施例１の波長特性と温度特性を、表３に示す。以下の表３に示される温度変化時において、温度変化による第１光源の波長変動が含まれているものとして示されており、Δλ１/ΔT=0.05nm/degとしている。倍率補正とは、コリメータを移動させることによる倍率補正のことをいう。

実施例１の縦球面収差図を、図１０に示す。図１０（ａ）はＢＤ使用時の縦球面収差図、図１０（ｂ）はＤＶＤ使用時の縦球面収差図、図１０（ｃ）はＣＤ使用時の縦球面収差図である。又、実施例１の回折効率の波長依存性を図１１に示す。図１１から、ＢＤ，ＤＶＤ，ＣＤのいずれにおいても、波長変動時の回折効率の変動が小さく抑えられており、好ましい結果が得られていることがわかる。図１１に、実施例１の第１光路差付与構造、第２光路差付与構造、第３光路差付与構造を、平板素子に設けた場合の概念断面図を示す。

本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。

ＡＣ１ ２軸アクチュエータ
ＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＣＮ 中央領域
ＣＯＬ コリメートレンズ
ＤＰ ダイクロイックプリズム
ＬＤ１ 第１半導体レーザ又は青紫色半導体レーザ
ＬＤ２ 第２半導体レーザ
ＬＤ３ 第３半導体レーザ
ＬＤＰ レーザユニット
ＭＤ 中間領域
ＯＬ 対物レンズ
ＯＴ 周辺領域
ＰＤ 受光素子
ＰＬ１ 保護基板
ＰＬ２ 保護基板
ＰＬ３ 保護基板
ＰＵ１ 光ピックアップ装置
ＱＷＰ λ／４波長板
ＲＬ１ 情報記録面
ＲＬ２ 情報記録面
ＲＬ３ 情報記録面
ＳＥＮ センサレンズ

Claims (32)

1. 第１波長λ１（ｎｍ）の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（ｎｍ）（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（ｎｍ）（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
   前記対物レンズは単玉であり、
   前記対物レンズの光学面は、中央領域と、前記中央領域の周りの中間領域と、前記中間領域の周りの周辺領域とを少なくとも有し、
   前記中央領域は第１光路差付与構造を有し、
   前記中間領域は第２光路差付与構造を有し、
   前記対物レンズは、前記中央領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
   前記対物レンズは、前記中間領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中間領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中間領域を通過する前記第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
   前記対物レンズは、前記周辺領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、前記周辺領域を通過する前記第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
   以下の式を満たすことを特徴とする対物レンズ。
   １．９≦φ１≦３．０ （１）
   ｄｔ＜５．０×λ１／（ｎ１−１）） （２）
   但し、
   φ１：前記対物レンズの前記第１光ディスク使用時の有効径（ｍｍ）
   ｄｔ：前記第１光路差付与構造及び前記第２光路差付与構造の段差量（ｎｍ）
   ｎ１：前記対物レンズの素材における前記第１波長に対する屈折率
2. 前記第１光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた構造であることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
3. 前記第１基礎構造はブレーズ型構造であり、その段差が光軸とは逆の方向を向いており、前記第２基礎構造はブレーズ型構造であり、その段差が光軸の方向を向いていることを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ。
4. 前記第１基礎構造は、前記第１基礎構造を通過した第１光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第３光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
   前記第２基礎構造は、前記第２基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることを特徴とする請求項３に記載の対物レンズ。
5. 前記第２光路差付与構造は、第３基礎構造と第４基礎構造のみを重ね合わせた構造であり、前記第３基礎構造はブレーズ型構造であり、その段差が光軸とは逆の方向を向いており、前記第４基礎構造はブレーズ型構造であり、その段差が光軸の方向を向いていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の対物レンズ。
6. 前記第３基礎構造は、前記第３基礎構造を通過した第１光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第３基礎構造を通過した第２光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第３基礎構造を通過した第３光束の−１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
   前記第４基礎構造は、前記第４基礎構造を通過した第１光束の２次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第４基礎構造を通過した第２光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第４基礎構造を通過した第３光束の１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくすることを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ。
7. 第１波長λ１の第１光束を射出する第１光源と、第２波長λ２（λ２＞λ１）の第２光束を射出する第２光源と、第３波長λ３（λ３＞λ２）の第３光束を射出する第３光源とを有し、前記第１光束を用いて厚さがｔ１の保護基板を有する第１光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２光束を用いて厚さがｔ２（ｔ１＜ｔ２）の保護基板を有する第２光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３光束を用いて厚さがｔ３（ｔ２＜ｔ３）の保護基板を有する第３光ディスクの情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において用いられる対物レンズであって、
   前記対物レンズの光学面は、中央領域と、前記中央領域の周りの中間領域と、前記中間領域の周りの周辺領域とを少なくとも有し、
   前記中央領域は第１光路差付与構造を有し、
   前記中間領域は第２光路差付与構造を有し、
   前記対物レンズは、前記中央領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中央領域を通過する前記第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、
   前記対物レンズは、前記中間領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中間領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記中間領域を通過する前記第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
   前記対物レンズは、前記周辺領域を通過する前記第１光束を、前記第１光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光し、前記周辺領域を通過する前記第２光束を、前記第２光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、前記周辺領域を通過する前記第３光束を、前記第３光ディスクの情報記録面上に情報の記録及び／又は再生ができるように集光せず、
   前記第１光路差付与構造は、少なくとも第１基礎構造と第２基礎構造とを重ね合わせた構造であり、
   前記第１基礎構造は、前記第１基礎構造を通過した第１光束のＸ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第２光束のＹ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第１基礎構造を通過した第３光束のＺ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
   前記Ｘは、奇数の整数であり、
   前記第１基礎構造はブレーズ型構造であり、
   少なくとも前記中央領域の光軸付近に設けられる前記第１基礎構造は、その段差が光軸とは逆の方向を向いており、
   前記第２基礎構造は、前記第２基礎構造を通過した第１光束のＬ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第２光束のＭ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、前記第２基礎構造を通過した第３光束のＮ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
   前記Ｌは、偶数の整数であり、
   前記第２基礎構造はブレーズ型構造であり、
   少なくとも前記中央領域の光軸付近に設けられる前記第２基礎構造は、その段差が光軸の方向を向いており、
   前記第２光路差付与構造は、第１光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第２光束の０次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３光束の±１次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくする基礎構造を重畳しておらず、
   以下の式を満たすことを特徴とする対物レンズ。
   １．９≦φ１≦３．０ （１）
   但し、
   φ１：前記対物レンズの前記第１光ディスク使用時の有効径（ｍｍ）
8. 前記Ｌは、絶対値が４以下の偶数であり、前記Ｘは、絶対値が５以下の奇数であることを特徴とする請求項７に記載の対物レンズ。
9. （Ｘ，Ｙ、Ｚ）＝（−１，−１，−１）且つ（Ｌ，Ｍ、Ｎ）＝（２，１，１）であることを特徴とする請求項７又は８のいずれかに記載の対物レンズ。
10. 前記中央領域に設けられる前記第１基礎構造は、全ての段差が光軸とは逆の方向を向いていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の対物レンズ。
11. 前記中央領域の前記中間領域付近に設けられる前記第１基礎構造は、段差が光軸の方向を向いていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の対物レンズ。
12. 前記中央領域に設けられる前記第２基礎構造は、全ての段差が光軸の方向を向いていることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の対物レンズ。
13. 前記中央領域の前記中間領域付近に設けられる前記第２基礎構造は、段差が光軸とは逆の方向を向いていることを特徴とする請求項７乃至１２のいずれかに記載の対物レンズ。
14. 波長が長くなった際に発生する３次球面収差及び５次球面収差が何れもアンダー（補正不足）であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の対物レンズ。
15. 少なくとも前記中央領域の光軸付近に設けられている前記第１光路差付与構造は、光軸とは逆の方向を向いている段差と、光軸の方向を向いている段差とを共に有し、
    前記光軸とは逆の方向を向いている段差の段差量ｄ１１と、前記光軸の方向を向いている段差の段差量ｄ１２とが、以下の条件式（３）、（４）を満たすことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の対物レンズ。
    ０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （３）
    ０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１２＜１．５・（２λ１／（ｎ−１）） （４）
    但し、ｎは、λ１における対物レンズの屈折率を表す。
16. 前記中央領域の全ての領域において前記条件式（３）、（４）を満たすことを特徴とする請求項１５に記載の対物レンズ。
17. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の対物レンズ。
    ０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （３）”
    ０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１２＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （４）”
18. 前記中央領域の全ての領域において前記条件式（３）”、（４）”を満たすことを特徴とする請求項１７に記載の対物レンズ。
19. 前記中央領域において、前記光軸とは逆の方向を向いている段差の数が、前記光軸の方向を向いている段差の数に比べて多いことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の対物レンズ。
20. 前記第２光路差付与構造は、少なくとも第３基礎構造と第４基礎構造とを重ね合わせた構造であり、
    第３基礎構造は、第３基礎構造を通過した第１光束のＡ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３基礎構造を通過した第２光束のＢ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第３基礎構造を通過した第３光束のＣ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
    第４基礎構造は、第４基礎構造を通過した第１光束のＤ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第４基礎構造を通過した第２光束のＥ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、第４基礎構造を通過した第３光束のＦ次の回折光量を他のいかなる次数の回折光量よりも大きくし、
    以下の式（１７）、（１８）、（１９）、（２０）を満たすことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれかに記載の対物レンズ。
    Ｘ＝Ａ （１７）
    Ｙ＝Ｂ （１８）
    Ｌ＝Ｄ （１９）
    Ｍ＝Ｅ （２０）
21. 前記周辺領域の前記第２光路差付与構造は、光軸とは逆の方向を向いている段差と、光軸の方向を向いている段差とを共に有し、
    前記周辺領域において、前記光軸とは逆の方向を向いている段差の段差量ｄ２１と、前記光軸の方向を向いている段差の段差量ｄ２２とが、以下の条件式（２１）、（２２）を満たすことを特徴とする請求項２０に記載の対物レンズ。
    ０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ２１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （２１）
    ０．６・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ２２＜１．５・（２λ１／（ｎ−１）） （２２）
    但し、ｎは、λ１における対物レンズの屈折率を表す。
22. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項２１に記載の対物レンズ。
    ０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１１＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （２１）´
    ０．９・（λ１／（ｎ−１））＜ｄ１２＜１．５・（λ１／（ｎ−１）） （２２）´
23. 前記第１基礎構造を光路差関数で表したとき、最も低次項の係数Ｂ２が以下の式を満たすことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれかに記載の対物レンズ。
    １００＜Ｂ２＜２５０ （５）
24. 前記対物レンズに形成された輪帯数ＲＮは、１５０以上２５０以下であることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれかに記載の対物レンズ。
25. 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至２４のいずれかに記載の対物レンズ。
    １．０≦ｄ／ｆ１≦１．５ （６）
    但し、ｄは、前記対物レンズの光軸上の厚さ（ｍｍ）を表し、ｆ１は、前記第１光束における前記対物レンズの焦点距離を表す。
26. 前記第１波長における軸上色収差が０．９μｍ／ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至２５のいずれかに記載の対物レンズ。
27. 前記第1波長における前記軸上色収差が０．４μｍ／ｎｍ以上であることを特徴とする請求項２６に記載の対物レンズ。
28. 前記中央領域の前記第１光路差付与構造の最小ピッチｐと、第１波長λ１における前記対物レンズの焦点距離ｆ１との比が以下の式を満たすことを特徴とする請求項１乃至２７のいずれかに記載の対物レンズ。
    ０.００２≦ｐ／ｆ１≦０.００４ (７)
29. 前記中央領域の前記第１光路差付与構造の最小ピッチが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項２８に記載の対物レンズ。
30. 以下の条件式（８）、（９）、（１０）を満たすことを特徴とする請求項１乃至２９のいずれかに記載の対物レンズ。
    −０．０１＜ｍ１＜０．０１ （８）
    −０．０１＜ｍ２＜０．０１ （９）
    −０．０１＜ｍ３＜０．０１ （１０）
    但し、ｍ１は、前記第１光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの倍率を表し、ｍ２は、前記第２光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの倍率を表し、ｍ３は、前記第３光束が前記対物レンズに入射する時の前記対物レンズの倍率を表す。
31. 請求項１乃至３０のいずれかに記載の対物レンズを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
32. 請求項３１に記載の光ピックアップ装置を有することを特徴とする光情報記録再生装置。

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